RU2802928C1 - Method for refining molten steel - Google Patents
Method for refining molten steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802928C1 RU2802928C1 RU2023101565A RU2023101565A RU2802928C1 RU 2802928 C1 RU2802928 C1 RU 2802928C1 RU 2023101565 A RU2023101565 A RU 2023101565A RU 2023101565 A RU2023101565 A RU 2023101565A RU 2802928 C1 RU2802928 C1 RU 2802928C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molten steel
- vacuum vessel
- vacuum
- circulation
- pipe
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техникиField of technology
Настоящее изобретение относится к способу рафинирования расплавленной стали, используя устройство для RH-вакуумной дегазации.The present invention relates to a method for refining molten steel using an RH vacuum degassing apparatus.
Уровень техникиState of the art
Известны различные типы средств для выполнения ковшевого рафинирования и вакуумной дегазации расплавленной стали, включая сюда вакуум-кислородное обезуглероживание (VOD) и вакуумную дегазацию (VTD). Ввиду возрастающей потребности в высококачественных стальных материалах наблюдается тенденция к увеличению ассортимента и количества стали, требующей вакуумной дегазации. Таким образом, весьма необходимо увеличить скорость дегазации посредством сокращения времени обработки и снизить расходы на производство чугуна и стали с помощью уменьшения температуры конвертера. По этой причине вакуумная дегазация часто выполняется с использованием устройства для Rheinstahl-Heraeus (RH)-вакуумной дегазации.Various types of means for performing ladle refining and vacuum degassing of molten steel are known, including vacuum oxygen decarburization (VOD) and vacuum degassing (VTD). Due to the increasing demand for high-quality steel materials, there is a trend towards an increase in the range and quantity of steel requiring vacuum degassing. Thus, it is highly necessary to increase the degassing rate by reducing the processing time and reduce the cost of iron and steel production by reducing the converter temperature. For this reason, vacuum degassing is often performed using a Rheinstahl-Heraeus (RH) vacuum degassing device.
Как показано на фиг. 1, устройство 1 для RH-вакуумной дегазации содержит погружную трубу 8 на восходящей стороне и погружную трубу 9 на нисходящей стороне. Погружная труба 8 на восходящей стороне и погружная труба 9 на нисходящей стороне погружены в расплавленную сталь 3 в ковше 2, и в вакуумном сосуде 5 для дегазации понижается давление посредством откачивания воздуха через выпускной патрубок газохода 11 с помощью устройства для понижения давления (не показано) с целью поступления расплавленной стали 3. Далее в погружную трубу 8 на восходящей стороне, содержащую трубу 10 для вдувания циркуляционного газа, вдувается циркуляционный газ через указанную трубу 10 для вдувания циркуляционного газа. В качестве циркуляционного газа часто используют инертный газ, например, газообразный аргон. Расплавленная сталь 3 движется вверх за счет подъемной силы газа и поступает в вакуумный сосуд 5 для дегазации, после чего движется вниз через погружную трубу 9 на нисходящей стороне. Таким образом, выполняется циркуляция и дегазация расплавленной стали 3.As shown in FIG. 1, the RH vacuum degassing device 1 includes an immersion pipe 8 on the ascending side and an immersion pipe 9 on the descending side. The immersion pipe 8 on the ascending side and the immersion pipe 9 on the descending side are immersed in the molten steel 3 in the ladle 2, and the pressure in the vacuum degassing vessel 5 is reduced by pumping air through the outlet pipe of the flue 11 using a pressure reducing device (not shown) with for the purpose of supplying molten steel 3. Next, circulation gas is injected into the immersion pipe 8 on the rising side containing the circulation gas injection pipe 10 through said circulation gas injection pipe 10. An inert gas, such as argon gas, is often used as the circulation gas. The molten steel 3 moves upward due to the lifting force of the gas and enters the vacuum vessel 5 for degassing, and then moves downward through the immersion pipe 9 on the downstream side. Thus, circulation and degassing of the molten steel 3 is carried out.
Примеры рафинирования с использованием устройства для RH-вакуумной дегазации включают в себя обезуглероживание в вакууме (далее именуемое «вакуумным обезуглероживанием») и дегазацию водорода, азота и т.д. Повышение скорости циркуляции является эффективным для повышения скорости обезуглероживания при вакуумном обезуглероживании или скорости дегазации при дегазации, поэтому было предложено много способов повышения скорости циркуляции.Examples of refining using the RH vacuum degassing apparatus include vacuum decarburization (hereinafter referred to as "vacuum decarburization") and hydrogen, nitrogen, etc. degassing. Increasing the circulation rate is effective in increasing the decarburization rate in vacuum decarburization or the degassing rate in degassing, so many methods have been proposed to increase the circulation rate.
Например, в Патентной литературе 1 предлагается способ, в котором инертный газ, нагретый до 200-1000°C, вдувают под давлением 0,5 МПа и выше для циркуляции расплавленной стали.For example, Patent Literature 1 proposes a method in which an inert gas heated to 200-1000°C is injected at a pressure of 0.5 MPa or higher to circulate molten steel.
В Патентной литературе 2 предлагается способ, в котором сосуд для дегазации продолжается вниз и содержит наружную погружную трубу, открытую снизу; внутри указанной наружной трубы концентрично расположена внутренняя погружная труба, открытая сверху и снизу, которая служит в качестве восходящего канала для потока, по которому поднимается расплавленная сталь, когда газообразный аргон вдувается через сопло для циркуляционного газа, установленное на внутренней погружной трубе, в то время как зазор между внутренней погружной трубой и наружной погружной трубой служит в качестве нисходящего канала для потока, по котором опускается расплавленная сталь. Таким образом, образованы восходящий канал для потока и нисходящий канал для потока с большой площадью сечения, что повышает скорость циркуляции расплавленной стали.Patent Literature 2 proposes a method in which the degassing vessel extends downward and includes an outer dip tube open at the bottom; Concentrically located within said outer tube is an inner dip tube, open at the top and bottom, which serves as an upward flow path through which molten steel rises when argon gas is injected through a circulating gas nozzle mounted on the inner dip tube, while the gap between the inner dip tube and the outer dip tube serves as a downward flow path through which the molten steel descends. Thus, an ascending flow path and a descending flow passage with a large cross-sectional area are formed, which increases the circulation speed of molten steel.
В общем, скорость циркуляции в устройстве для дегазации рассчитывается по следующей формуле (A), представленной в Непатентной литературе 1:In general, the circulation rate of the degassing device is calculated by the following formula (A) presented in Non-Patent Literature 1:
Qc = K × G1/3 × D4/3 × {ln(P0/P)}1/3/(ρl/1000) … (A)Qc = K × G 1/3 × D 4/3 × {ln(P 0 /P)} 1/3 /(ρ l /1000) … (A)
где Qc: расчетная скорость циркуляции расплавленной стали (м3/мин расплавленной стали), G: расход циркуляционного газа (н.м3/с), D: внутренний диаметр (м) погружной трубы, P: давление (Pa) внутри вакуумного сосуда, P0: атмосферное давление (101325 Па) и ρl: плотность (кг/м3) расплавленной стали.where Qc: design circulation rate of molten steel (m 3 /min molten steel), G: circulation gas flow rate (N.m 3 /s), D: internal diameter (m) of the immersion pipe, P: pressure (Pa) inside the vacuum vessel , P 0: atmospheric pressure (101325 Pa) and ρ l : density (kg/m 3 ) of molten steel.
K - подгоняемый параметр, который получают из результатов экспериментов при различных условиях эксплуатации, и в Непатентной литературе 2 указывается, что в условиях обработки расплавленной стали K приблизительно равен 446,3. В формуле (A) показатель мощности для внутреннего диаметра D погружной трубы выше показателя мощности для расхода G циркуляционного газа. Это означает, что для увеличения расчетной скорости Qc циркуляции расплавленной стали является более эффективным, чем увеличение расхода циркуляционного газа. В общем, известно, что увеличение внутреннего диаметра погружной трубы и, таким образом, увеличение скорости циркуляции расплавленной стали является эффективным в качестве средства для повышения эффективности реакции дегазации.K is an adjustable parameter that is obtained from experimental results under various operating conditions, and Non-Patent Literature 2 states that under molten steel processing conditions, K is approximately 446.3. In formula (A), the power indicator for the internal diameter D of the immersion pipe is higher than the power indicator for the flow rate G of the circulating gas. This means that to increase the design molten steel circulation rate Qc is more effective than increasing the circulation gas flow rate. In general, it is known that increasing the internal diameter of the dip tube and thus increasing the circulation rate of molten steel is effective as a means for increasing the efficiency of the degassing reaction.
В рассматриваемом случае внутренний диаметр погружной трубы ограничивается размером сосуда для дегазации, так что увеличение внутреннего диаметра погружной трубы в большинстве случаев требует одновременного расширения сосуда для дегазации. Однако размеры сосуда для дегазации ограничиваются размером ковша и вспомогательного оборудования. Следовательно, когда имеются сложности в отношении равномерного расширения сосуда для дегазации из-за проблем с оборудованием, сохраняя при этом его точную круглую форму, используют такой способ, как изготовление сосуда для дегазации эллиптической формы, и расширяют сосуд только в направлении циркуляции, т.е. в направлении от восходящей трубы к нисходящей трубе, расширяя при этом погружную трубу, чтобы она соответствовала расширению в направлении большой оси эллиптической формы.In the case under consideration, the internal diameter of the immersion pipe is limited by the size of the degassing vessel, so that increasing the internal diameter of the immersion pipe in most cases requires simultaneous expansion of the degassing vessel. However, the size of the degassing vessel is limited by the size of the ladle and auxiliary equipment. Therefore, when there is difficulty in expanding the degassing vessel uniformly due to equipment problems while maintaining its precise circular shape, a method such as making an elliptical shaped degassing vessel is used and the vessel is expanded only in the direction of circulation, i.e. . in the direction from the ascending pipe to the descending pipe, while expanding the dip pipe to match the expansion in the major axis direction of the elliptical shape.
В Патентной литературе 3 предлагается конструкция сосуда для дегазации, которая является эллиптической в боковом сечении и имеет пару циркуляционных труб, расположенных в направлении большой оси. Согласно содержанию указанной литературы выполнение вакуумного рафинирования, используя сосуд для дегазации в соответствии с указанным способом, позволяет исключить неподвижную часть потока расплавленной стали внутри сосуда для вакуумной дегазации и, таким образом, предотвратить застой расплавленной стали и удержание шлака с целью увеличения скорости обезуглероживания.Patent Literature 3 proposes a degassing vessel structure that is elliptical in side section and has a pair of circulation pipes located in the major axis direction. According to the contents of the above literature, performing vacuum refining using a degassing vessel in accordance with the specified method can eliminate the stationary part of the molten steel flow inside the vacuum degassing vessel, and thus prevent stagnation of molten steel and retention of slag in order to increase the decarburization rate.
В Патентной литературе 4 предлагается способ, который позволяет измельчать пузырьки воздуха в инертном газе с помощью ультразвукового вибратора на внутренней окружной поверхности погружной трубы на восходящей стороне выше места установки трубы для вдувания циркуляционного газа, помещенной в погружную трубу на восходящей стороне.Patent Literature 4 proposes a method that allows air bubbles in an inert gas to be crushed by an ultrasonic vibrator on the inner circumferential surface of a rising-side immersion pipe above the installation location of a circulating gas injection pipe placed in the rising-side immersion pipe.
Перечень цитированных документов:List of cited documents:
Патентная литератураPatent literature
Патентная литература 1: JP2007-031820A.Patent Literature 1: JP2007-031820A.
Патентная литература 2: JPH08-269534A.Patent Literature 2: JPH08-269534A.
Патентная литература 3: JPH04-272120A.Patent Literature 3: JPH04-272120A.
Патентная литература 4: JPH02-173205A.Patent Literature 4: JPH02-173205A.
Непатентная литератураNon-patent literature
Непатентная литература 1: Tatsuro Kuwabara et al., Tetsu-to-Hagane, Vol. 73 (1987), PS176.Non-Patent Literature 1: Tatsuro Kuwabara et al., Tetsu-to-Hagane, Vol. 73 (1987), PS176.
Непатентная литература 2: Tatsuro Kuwabara et al., Transactions of The Iron and Steel Institute of Japan, Vol. 28 (1988), P. 305.Non-Patent Literature 2: Tatsuro Kuwabara et al., Transactions of The Iron and Steel Institute of Japan, Vol. 28 (1988), p. 305.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Техническая проблемаTechnical problem
Вышеописанные документы имеют следующие проблемы.The above documents have the following problems.
Способ, описанный в Патентной литературе 1, имеет проблему, состоящую в том, что он требует использования оборудования для предварительного нагрева инертного газа, что влечет за собой увеличение стоимости обработки.The method described in Patent Literature 1 has the problem that it requires the use of equipment for preheating an inert gas, which entails an increase in processing cost.
Способ, описанный в Патентной литературе 2, имеет проблему, состоящую в том, что поскольку он требует использования наружной погружной трубы и внутренней погружной трубы, устройство становится сложным по конструкции. Кроме того, труба для циркуляционного газа должна проходить во внутреннюю погружную трубу через сосуд для дегазации, что делает невозможным замену только внутренней погружной трубы посредством ее удаления из сосуда для дегазации. Таким образом, замена погружной трубы требует замены всего нижнего сосуда для дегазации, поэтому стоимость огнеупоров значительно увеличивается.The method described in Patent Literature 2 has a problem that since it requires the use of an outer dip pipe and an inner dip pipe, the device becomes complex in structure. In addition, the circulation gas pipe must pass into the inner immersion pipe through the degassing vessel, which makes it impossible to replace only the inner immersion pipe by removing it from the degassing vessel. Thus, replacing the immersion tube requires replacing the entire lower degassing vessel, so the cost of refractories increases significantly.
Способ, описанный в Патентной литературе 3, имеет проблему, состоящую в том, что он занимает значительное время и требует больших расходов на изготовление, поскольку формирование сосуда для дегазации эллиптической формы требует заново изготавливать чугунный кожух сосуда для дегазации.The method described in Patent Literature 3 has the problem that it is time consuming and expensive to manufacture because forming the degassing vessel into an elliptical shape requires re-fabricating the cast iron shell of the degassing vessel.
Способ, описанный в Патентной литературе 4, требует использования ультразвукового вибратора, ультразвукового волнового излучателя и т.д., так что помимо усложнения сложности конструкции устройства также увеличивается стоимость устройства и стоимость погружной трубы.The method described in Patent Literature 4 requires the use of an ultrasonic vibrator, an ultrasonic wave emitter, etc., so that in addition to increasing the complexity of the device structure, the cost of the device and the cost of the immersion pipe also increase.
Настоящее изобретение, разработанное с учетом вышеуказанных проблем, предлагает способ рафинирования расплавленной стали, который может повысить скорость циркуляции при рафинировании расплавленной стали, используя устройство для RH-вакуумной дегазации, без необходимости капиталовложений в новое оборудование или увеличения стоимости обработки.The present invention, developed in view of the above problems, provides a molten steel refining method that can increase the circulation rate of molten steel refining using an RH vacuum degassing apparatus without the need to invest in new equipment or increase the processing cost.
Решение проблемыSolution
Для решения вышеуказанных проблем авторы настоящего изобретения выполнили ряд экспериментов, сосредоточив внимание на влиянии условий эксплуатации и формы устройства для RH-вакуумной дегазации на поток внутри сосуда для дегазации. В результате установлено, что энергия циркуляционного газа, вдуваемого в восходящую трубу, рассеивалась, главным образом, внутри ванны вакуумного сосуда, и что изменение условий эксплуатации для уменьшения количества рассеиваемой энергии могло бы увеличить скорость циркуляции. Настоящее изобретение разработано на основании указанного заключения, и его сущность изложена ниже.To solve the above problems, the inventors of the present invention performed a series of experiments focusing on the effect of operating conditions and shape of the RH vacuum degassing apparatus on the flow inside the degassing vessel. As a result, it was found that the energy of the circulating gas injected into the rising pipe was dissipated mainly inside the vacuum vessel bath, and that changing the operating conditions to reduce the amount of dissipated energy could increase the circulation rate. The present invention has been developed based on the above conclusion, and its essence is set forth below.
Способ рафинирования расплавленной стали настоящего изобретения, который, как преимущество, решает вышеуказанные проблемы, является способом рафинирования расплавленной стали с использованием устройства для RH-вакуумной дегазации и отличается тем, что глубина I погружения погружной трубы в расплавленную сталь внутри вакуумного сосуда или расход G циркуляционного газа определяется таким образом, что удельная мощность ε перемешивания для расплавленной стали, выраженная следующими формулами (1) - (4), удовлетворяет следующей формуле (5). (Символы в формулах обозначают следующее. ε: удельная мощность перемешивания (Вт/т) для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда, G: расход циркуляционного газа (н.м3/с), T: температура (K) расплавленной стали, ρL: плотность (кг/м3) расплавленной стали, g: ускорение свободного падения (9,8 м/с2), WV: масса (т) расплавленной стали внутри вакуумного сосуда, DV: внутренний диаметр (м) вакуумного сосуда, H0: высота (м) от места расположения сопла для вдувания циркуляционного газа до поверхности ванны расплавленной стали внутри вакуумного сосуда в неподвижном состоянии, P: давление (Па) внутри вакуумного сосуда, P0: атмосферное давление (101325 Па), hV: высота (м) от поверхности ванны расплавленной стали внутри вакуумного сосуда в неподвижном состоянии до основания, L: высота (м) от нижнего конца погружной трубы до основания, hG: высота (м) от нижнего конца погружной трубы до места расположения сопла для вдувания циркуляционного газа, l: глубина погружения (м) погружной трубы в расплавленную сталь и DU: внутренний диаметр (м) восходящей трубы).The molten steel refining method of the present invention, which advantageously solves the above problems, is a molten steel refining method using an RH vacuum degassing device, and is characterized in that the immersion depth I of the immersion pipe into the molten steel inside the vacuum vessel or the circulation gas flow rate G is determined in such a way that the specific stirring power ε for molten steel, expressed by the following formulas (1) - (4), satisfies the following formula (5). (The symbols in the formulas represent the following. ε: specific stirring power (W/t) for the molten steel inside the vacuum vessel, G: circulation gas flow rate (Nm 3 /s), T: temperature (K) of the molten steel, ρ L : density (kg/m 3 ) of molten steel, g: acceleration due to gravity (9.8 m/s 2 ), W V : mass (t) of molten steel inside the vacuum vessel, D V : internal diameter (m) of the vacuum vessel, H 0 : height (m) from the location of the circulation gas injection nozzle to the surface of the molten steel bath inside the vacuum vessel in a stationary state, P: pressure (Pa) inside the vacuum vessel, P 0 : atmospheric pressure (101325 Pa), h V : height (m) from the surface of the molten steel bath inside the vacuum vessel in a stationary state to the base, L: height (m) from the lower end of the immersion pipe to the base, h G : height (m) from the lower end of the immersion pipe to the location of the circulation nozzle gas, l: depth of immersion (m) of the immersion pipe into the molten steel and D U : internal diameter (m) of the rising pipe).
ε = [371GT × ln{1 + (ρLgH0/P)}]/WV … (1)ε = [371GT × ln{1 + (ρ L gH 0 /P)}]/W V … (1)
WV = (π⋅DV 2/4) × H0 × ρL/1000 … (2)W V = (π⋅D V 2 /4) × H 0 × ρ L /1000 … (2)
H0 = hV + L - hG … (3)H 0 = h V + L - h G … (3)
hV = (P0 - P)/(ρLg) + l - L … (4)h V = (P 0 - P)/(ρ L g) + l - L ... (4)
1,35 × 105 × DU/WV < ε < 2,1 × 104 … (5)1.35 × 10 5 × D U /W V < ε < 2.1 × 10 4 … (5)
Способ рафинирования расплавленной стали по настоящему изобретению мог бы быть более предпочтительным решением, когда глубина I погружения погружной трубы в расплавленную сталь или расход G циркуляционного газа определяется таким образом, что удельная мощность ε перемешивания удовлетворяет следующей формуле (6):The molten steel refining method of the present invention could be a more preferable solution when the immersion depth I of the immersion pipe into the molten steel or the circulation gas flow rate G is determined such that the specific stirring power ε satisfies the following formula (6):
1,35 × 105 × DU/WV < ε < 1,0 × 104 … (6)1.35 × 10 5 × D U /W V < ε < 1.0 × 10 4 … (6)
Преимущественные эффекты изобретенияAdvantageous effects of the invention
Настоящее изобретение может увеличить скорость циркуляции и способствует уменьшению времени обработки при рафинировании расплавленной стали с использованием устройства для RH-вакуумной дегазации без необходимости капиталовложений в новое оборудование или увеличения стоимости обработки.The present invention can increase the circulation speed and helps reduce the processing time when refining molten steel using an RH vacuum degassing apparatus without the need to invest in new equipment or increase the processing cost.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Фиг. 1 - схематический вид в вертикальном разрезе устройства RH-вакуумной дегазации, показанный в качестве примера;Fig. 1 is a schematic vertical sectional view of an RH vacuum degassing device shown as an example;
фиг. 2 - увеличенный вид в разрезе устройства для RH-вакуумной дегазации, представляющий идею настоящего изобретенияfig. 2 is an enlarged cross-sectional view of an RH vacuum degassing apparatus showing the idea of the present invention
фиг. 3 - график, показывающий взаимосвязь стандартизованной скорости циркуляции и удельной мощности ε перемешивания для потока внутри вакуумного сосуда в эксперименте с водной моделью;fig. 3 is a graph showing the relationship between the standardized circulation rate and the specific stirring power ε for the flow inside a vacuum vessel in a water model experiment;
фиг. 4 - график, показывающий взаимосвязь между мощностью E перемешивания и отношением QE/QC, которое является отношением фактически измеряемой скорости QE циркуляции расплавленной стали к расчетной скорости QC циркуляции расплавленной стали, полученной с использованием формулы (A), в устройствах для RH-вакуумной дегазации, варьируя диаметр погружной трубы и внутренний диаметр вакуумного сосуда;fig. 4 is a graph showing the relationship between stirring power E and the ratio Q E /Q C , which is the ratio of the actually measured molten steel circulation rate Q E to the calculated molten steel circulation rate Q C obtained using formula (A) in RH devices -vacuum degassing, varying the diameter of the submersible pipe and the internal diameter of the vacuum vessel;
фиг. 5 - график, показывающий взаимосвязь между диаметром DU восходящей трубы и минимальной мощностью Emin перемешивания;fig. 5 is a graph showing the relationship between the diameter D U of the rising pipe and the minimum stirring power E min ;
фиг. 6 - график, показывающий взаимосвязь отношения QE/QC между фактически измеряемой скоростью QE циркуляции расплавленной стали и расчетной скоростью QC циркуляции расплавленной стали с удельной мощностью ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда при фактической эксплуатации.fig. 6 is a graph showing the relationship of the ratio Q E /Q C between the actually measured molten steel circulation speed Q E and the calculated molten steel circulation speed Q C with the specific stirring power ε for the molten steel inside the vacuum vessel in actual operation.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Перед описанием настоящего изобретения на основании предпочтительного варианта выполнения будут описаны результаты исследования, которые привели к разработке настоящего изобретения. На фиг. 1 в качестве примера показан схематический вид в вертикальном разрезе устройства RH-вакуумной дегазации, используемого для способа рафинирования расплавленной стали как вариант выполнения настоящего изобретения.Before describing the present invention based on the preferred embodiment, the results of the research that led to the development of the present invention will be described. In fig. 1 is a schematic vertical sectional view of an RH vacuum degassing apparatus used for a molten steel refining method as an embodiment of the present invention as an example.
На фиг. 1 номер поз. 1 обозначает устройство для RH-вакуумной дегазации; 2 - ковш; 3 - расплавленная сталь; 4 - шлак; 5 - вакуумный сосуд; 6 - верхний сосуд; 7 - нижний сосуд; 8 - погружная труба на восходящей стороне (восходящая труба); 9 - погружная труба на нисходящей стороне (нисходящая труба); 10 - труба для вдувания циркуляционного газа; 11 - газоход; 12 - загрузочный патрубок для сырьевого материала; 13 - верхняя фурма для вдувания. Вакуумный сосуд 5 состоит из верхнего сосуда 6 и нижнего сосуда 7. Верхняя фурма 13 для вдувания является устройством, через которое вдувается газообразный кислород или растворитель для добавления в расплавленную сталь внутри вакуумного сосуда, и установлена в верхней части вакуумного сосуда 5 и может перемещаться вверх и вниз внутри вакуумного сосуда 5.In fig. 1 item number 1 denotes a device for RH vacuum degassing; 2 - ladle; 3 - molten steel; 4 - slag; 5 - vacuum vessel; 6 - upper vessel; 7 - lower vessel; 8 - immersion pipe on the rising side (rising pipe); 9 - immersion pipe on the downstream side (downpipe); 10 - pipe for injection of circulating gas; 11 - gas duct; 12 - loading pipe for raw material; 13 - upper tuyere for injection. The vacuum vessel 5 is composed of an upper vessel 6 and a lower vessel 7. The upper injection lance 13 is a device through which oxygen gas or solvent is injected to be added to the molten steel inside the vacuum vessel, and is installed at the top of the vacuum vessel 5 and can be moved upward and down inside the vacuum vessel 5.
В устройстве 1 для RH-вакуумной дегазации ковш 2, содержащий расплавленную сталь 3, поднимается подъемно-опускающим устройством (не показано), и погружная труба 8 на восходящей стороне и погружная труба 9 на нисходящей стороне погружаются в расплавленную сталь 3, находящуюся в ковше. Затем воздух, находящийся в вакуумном сосуде 5, откачивают при помощи устройства для откачки (не показано), соединенного с газоходом 11, с целью понижения давления внутри вакуумного сосуда 5, и циркуляционный газ вдувают по трубе 10 для вдувания циркуляционного газа в погружную трубу 8 на восходящей стороне. При понижении давления внутри вакуумного сосуда 5 расплавленная сталь 3, находящаяся в ковше, поднимается пропорционально разнице между атмосферным давлением и давлением (степень вакуума) в вакуумном сосуде и поступает в вакуумный сосуд. В то же самое время вследствие газлифтного эффекта циркуляционного газа, нагнетаемого из трубы 10 для вдувания циркуляционного газа, расплавленная сталь 3 поднимается по погружной трубе 8 на восходящей стороне вместе с циркуляционным газом и поступает в вакуумный сосуд 5. После этого расплавленная сталь 3 образует поток, который возвращается в ковш 2 по погружной трубе 9 на нисходящей стороне, или так называемый циркуляционный поток и, таким образом, подвергается рафинированию с помощью RH-вакуумной дегазации. Когда расплавленная сталь 3 подвергается воздействию атмосферы с пониженным давлением внутри вакуумного сосуда, компоненты газа в расплавленной стали 3 движутся в указанную атмосферу внутри вакуумного сосуда, в результате чего протекает реакция дегазации.In the RH vacuum degassing apparatus 1, the ladle 2 containing the molten steel 3 is lifted by a lifting and lowering device (not shown), and the immersion pipe 8 on the ascending side and the immersion pipe 9 on the descending side are immersed in the molten steel 3 contained in the ladle. Then, the air in the vacuum vessel 5 is pumped out using a pumping device (not shown) connected to the gas duct 11 to reduce the pressure inside the vacuum vessel 5, and the circulation gas is blown through the pipe 10 to inject the circulation gas into the immersion pipe 8 at ascending side. When the pressure inside the vacuum vessel 5 decreases, the molten steel 3 located in the ladle rises in proportion to the difference between atmospheric pressure and the pressure (degree of vacuum) in the vacuum vessel and enters the vacuum vessel. At the same time, due to the gas-lift effect of the circulation gas injected from the circulation gas injection pipe 10, the molten steel 3 rises through the immersion pipe 8 on the rising side along with the circulation gas and enters the vacuum vessel 5. Thereafter, the molten steel 3 forms a flow which returns to the ladle 2 via the dip pipe 9 on the downstream side, or the so-called circulation flow, and is thus subjected to refining by RH vacuum degassing. When the molten steel 3 is exposed to the reduced pressure atmosphere inside the vacuum vessel, the gas components in the molten steel 3 move into the atmosphere inside the vacuum vessel, resulting in a degassing reaction.
В эксперименте с водной моделью, имитирующей устройство для RH-вакуумной дегазации, было изучено увеличение скорости циркуляции расплавленной стали с помощью различных изменений условий эксплуатации. В рассматриваемом случае водная модель была использована по следующей причине. Расплавленная сталь является тяжелой и высоковязкой по сравнению с водой, в то время как расплавленная сталь и вода имеют практически одинаковую кинематическую вязкость. Следовательно, когда имитация выполняется в натуральную величину (коэффициент пересчета равен 1,0) с использованием воды, два безразмерных числа, число Фруда и число Рейнольдса, могут соответствовать указанным показателям для расплавленной стали. Таким образом, в способе моделирования в натуральную величину с использованием воды поток расплавленной стали может быть воспроизведен с учетом влияния силы тяжести, силы инерции и силы вязкости. В результате установлено, что скорость циркуляции могла бы эффективно увеличиваться посредством регулирования удельной мощности ε, с которой циркуляционный газ, вдуваемый в восходящую трубу, перемешивается с потоком внутри вакуумного сосуда, чтобы она находилась в пределах требуемого диапазона.In a water model experiment simulating an RH vacuum degassing apparatus, the increase in molten steel circulation rate through various changes in operating conditions was studied. In this case, the water model was used for the following reason. Molten steel is heavy and highly viscous compared to water, while molten steel and water have almost the same kinematic viscosity. Therefore, when the simulation is performed at full scale (conversion factor equal to 1.0) using water, two dimensionless numbers, Froude number and Reynolds number, can correspond to the specified values for molten steel. Thus, in the life-size simulation method using water, the flow of molten steel can be reproduced taking into account the influence of gravity force, inertial force and viscous force. As a result, it is found that the circulation rate could be effectively increased by adjusting the specific power ε with which the circulation gas blown into the riser pipe is mixed with the flow inside the vacuum vessel so that it is within the required range.
Удельная мощность ε перемешивания для расплавленной стали в вакуумном сосуде выражается следующими формулами (1) - (4).The specific stirring power ε for molten steel in a vacuum vessel is expressed by the following formulas (1) - (4).
ε = [371GT × ln{1 + (ρLgH0/P)}]/WV … (1)ε = [371GT × ln{1 + (ρ L gH 0 /P)}]/W V … (1)
WV = (π⋅DV 2/4) × H0 × ρL/1000 … (2)W V = (π⋅D V 2 /4) × H 0 × ρ L /1000 … (2)
H0 = hV + L - hG … (3)H 0 = h V + L - h G … (3)
hV = (P0 - P)/(ρLg) + l - L … (4)h V = (P 0 - P)/(ρ L g) + l - L ... (4)
где символы обозначают следующее:where the symbols represent the following:
ε: удельная мощность перемешивания (Вт/т) для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда,ε: specific stirring power (W/t) for molten steel inside a vacuum vessel,
G: расход циркуляционного газа (н.м3/с),G: circulation gas flow (N.m 3 /s),
T: температура (K) расплавленной стали,T: temperature (K) of molten steel,
ρL: плотность (кг/м3) расплавленной стали,ρ L : density (kg/m 3 ) of molten steel,
g: ускорение свободного падения (9,8 м/с2),g: gravitational acceleration (9.8 m/s 2 ),
WV: масса (т) расплавленной стали внутри вакуумного сосуда,W V : mass (t) of molten steel inside the vacuum vessel,
DV: внутренний диаметр (м) вакуумного сосуда,D V : inner diameter (m) of the vacuum vessel,
H0: высота (м) от места расположения сопла для вдувания циркуляционного газа до поверхности ванны расплавленной стали внутри вакуумного сосуда в неподвижном состоянии, H 0 : height (m) from the location of the circulation gas injection nozzle to the surface of the molten steel bath inside the vacuum vessel in a stationary state,
P: давление (Па) внутри вакуумного сосуда,P: pressure (Pa) inside the vacuum vessel,
P0: атмосферное давление (101325 Па),P 0 : atmospheric pressure (101325 Pa),
hV: высота (м) от поверхности ванны расплавленной стали внутри вакуумного сосуда в неподвижном состоянии до основания,h V : height (m) from the surface of the molten steel bath inside the vacuum vessel in a stationary state to the base,
L: высота (м) от нижнего конца погружной трубы до основания,L: height (m) from the bottom end of the immersion pipe to the base,
hG: высота (м) от нижнего конца погружной трубы до места расположения сопла для вдувания циркуляционного газа,h G : height (m) from the lower end of the immersion pipe to the location of the circulation gas injection nozzle,
l: глубина погружения (м) погружной трубы в расплавленную сталь.l: immersion depth (m) of the immersion pipe into the molten steel.
На фиг. 2 показан увеличенный вид в разрезе устройства для RH-вакуумной дегазации, представляющий идею настоящего изобретения. На фиг. 2 указаны символы, относящиеся, к размерам устройства для RH-вакуумной дегазации, используемым в вышеприведенных формулах (1) - (4).In fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of an RH vacuum degassing apparatus representing the concept of the present invention. In fig. 2 shows symbols related to the dimensions of the device for RH-vacuum degassing used in the above formulas (1) - (4).
В формуле (4) глубина I погружения погружной трубы в расплавленную сталь определяется по следующей формуле (B):In formula (4), the depth I of immersion of the immersion pipe into molten steel is determined by the following formula (B):
l = lL - lFB - lLV … (B)l = l L - l FB - l LV … (B)
где lL: расстояние (м) от верхнего конца ковша до дна ковша,where l L : distance (m) from the top end of the bucket to the bottom of the bucket,
lFB: расстояние (м) от верхнего конца ковша до поверхности расплавленной стали внутри ковша, иl FB : distance (m) from the top end of the ladle to the surface of the molten steel inside the ladle, and
lLV: расстояние (м) от нижнего конца погружной трубы до дна ковша.l LV : distance (m) from the lower end of the dip tube to the bottom of the ladle.
Расстояние lFB получают, например, посредством измерения уровня поверхности расплавленного металла, используя измеритель уровня расплавленной стали, или посредством погружения металлического стержня в расплавленный металл в ковше и измеряя длину расплавленной части. Расстояние lLV получают из относительного расстояния между ковшом и вакуумным сосудом, которое получают от системы управления.The distance l FB is obtained, for example, by measuring the surface level of the molten metal using a molten steel level meter, or by immersing a metal rod in the molten metal in a ladle and measuring the length of the molten part. The distance l LV is obtained from the relative distance between the ladle and the vacuum vessel, which is obtained from the control system.
В эксперименте с водной моделью глубину водной ванны внутри вакуумного сосуда изменяли до различных глубин, и скорости циркуляции при соответствующих уровнях воды получали посредством измерения скорости потока в нисходящей трубе. На фиг. 3 показана взаимосвязь стандартизованной скорости циркуляции и удельной мощности ε перемешивания для потока внутри вакуумного сосуда в эксперименте с водной моделью. Стандартизованная скорость циркуляции является показателем по отношению к величине, при которой скорость циркуляции является наименьшей. В результате эксперимента установлено, что при постоянном расходе газа при циркуляции скорость циркуляции увеличивалась, когда удельная мощность ε перемешивания для потока внутри вакуумного сосуда уменьшалась.In the water model experiment, the depth of the water bath inside the vacuum vessel was varied to different depths, and the circulation rates at the corresponding water levels were obtained by measuring the flow rate in the downcomer. In fig. Figure 3 shows the relationship between the standardized circulation rate and the specific stirring power ε for the flow inside a vacuum vessel in an experiment with a water model. The standardized circulation rate is an indicator in relation to the value at which the circulation rate is the smallest. As a result of the experiment, it was found that at a constant gas flow rate during circulation, the circulation speed increased when the specific stirring power ε for the flow inside the vacuum vessel decreased.
Причина вышеописанного варьирования скорости циркуляции заключается в следующем: когда удельная мощность ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда является низкой, перемешивание поверхности ванны является незначительным, и показатель энергии, расходуемой в качестве энергии, которая изменяет границу расплавленной стали, становится низким, так что показатель части энергии циркуляционного газа, которая способствует циркуляции, увеличивается пропорционально, и, таким образом, скорость циркуляции увеличивается.The reason for the above-described variation of circulation speed is as follows: when the specific stirring power ε of the molten steel inside the vacuum vessel is low, the stirring of the bath surface is insignificant, and the rate of energy consumed as energy that changes the boundary of the molten steel becomes low, so that the rate the portion of the energy of the circulating gas which contributes to the circulation is increased proportionally, and thus the rate of circulation is increased.
Даже когда удельная мощность ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда достаточно низкая, если мощность E (Вт) перемешивания, выраженная следующей формулой (C), является низкой относительно внутреннего диаметра DU (м), эффект подъема и перекачивания не проявляется в достаточной степени, и скорость циркуляции уменьшается.Even when the specific stirring power ε for the molten steel inside the vacuum vessel is quite low, if the stirring power E (W) expressed by the following formula (C) is low relative to the inner diameter D U (m), the lifting and pumping effect is not sufficiently realized , and the circulation rate decreases.
E = [371GT × ln{1 + (ρLgH0/P)}] (= ε⋅WV) … (C)E = [371GT × ln{1 + (ρ L gH 0 /P)}] (= ε⋅W V ) … (C)
На фиг. 4 показана взаимосвязь между мощностью E перемешивания и отношением QE/QC, которое является отношением фактически измеряемой скорости QE циркуляции расплавленной стали (м3/min расплавленной стали) к расчетной скорости QC циркуляции расплавленной стали, полученной с использованием формулы (A), в устройствах для RH-вакуумной дегазации, варьируя диаметр погружной трубы и внутренний диаметр вакуумного сосуда. Для фактически измеряемой скорости QE циркуляции расплавленной стали из вакуумного резервуара во время обработки в качестве индикатора добавили медь с последующим измерением времени τ (с) гомогенного смешивания, и из полученного времени τ гомогенного смешивания вычислили скорость QE циркуляции, используя выражение отношения, как описано ниже. Вычисление по формуле (A) выполняли с постоянной K, которая была задана равной 446,3. Когда мощность E перемешивания находится в пределах диапазона, равного или выше определенной величины, при уменьшении мощности E перемешивания удельная мощность ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда также уменьшается, так что эффективность использования энергии увеличивается, и увеличивается скорость циркуляции. С другой стороны, когда мощность E перемешивания равна или выше определенной величины Emin, эффект подъема и перекачивания газа не соответствует требованиям в отношении диаметра DU восходящей трубы, что ведет к неудовлетворительной циркуляции и к снижению QE/QC. На фиг. 5 показана взаимосвязь между диаметром DU восходящей трубы и Emin, где Emin определяется как минимальная мощность перемешивания. Из коэффициента пропорциональности в приближенной величине пропорциональности взаимосвязи между диаметром DU восходящей трубы и Emin, полученной из взаимосвязи на фиг. 5, условие для мощности E перемешивания, требуемой для нормальной циркуляции в устройстве для RH-вакуумной дегазации, было определено как выраженное следующей формулой (7).In fig. 4 shows the relationship between stirring power E and the ratio Q E /Q C , which is the ratio of the actual measured molten steel circulation rate Q E (m 3 /min molten steel) to the calculated molten steel circulation rate Q C obtained using formula (A) , in devices for RH-vacuum degassing, varying the diameter of the immersion pipe and the internal diameter of the vacuum vessel. For the actual measured circulation rate Q E of molten steel from the vacuum tank during processing, copper was added as an indicator, followed by measuring the homogeneous mixing time τ (s), and from the obtained homogeneous mixing time τ the circulation rate Q E was calculated using the ratio expression as described below. The calculation using formula (A) was performed with a constant K, which was set to 446.3. When the stirring power E is within a range equal to or higher than a certain value, when the stirring power E is reduced, the specific stirring power ε for the molten steel inside the vacuum vessel is also reduced, so that the energy efficiency is increased and the circulation speed is increased. On the other hand, when the stirring power E is equal to or higher than a certain value E min , the gas lifting and pumping effect does not meet the requirements for the diameter D U of the upstream pipe, which leads to unsatisfactory circulation and a decrease in Q E /Q C . In fig. Figure 5 shows the relationship between the diameter D U of the rising pipe and E min , where E min is defined as the minimum mixing power. From the proportionality coefficient in the approximate value of the proportionality of the relationship between the diameter D U of the upstream pipe and E min obtained from the relationship in FIG. 5, the condition for the stirring power E required for normal circulation in the RH vacuum degassing apparatus was determined as expressed by the following formula (7).
1,35 × 105 × DU ≤ E … (7)1.35 × 10 5 × D U ≤ E … (7)
Используя взаимосвязь ε = E/WV, формула (7) преобразуется в следующую формулу (8):Using the relationship ε = E/W V , formula (7) is transformed into the following formula (8):
1,35 × 105 × DU/WV < ε … (8)1.35 × 10 5 × D U /W V < ε … (8)
Далее, в результате измерения скоростей циркуляции при различных условиях и оценки QE/QC для одного и того же устройства для RH-вакуумной дегазации установлено, что когда удельная мощность ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда была ниже 2,1 × 104, QE/QC значительно увеличилось и превышало 1,1. На фиг. 6 показана взаимосвязь между удельной мощностью ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда и QE/QC. На фиг. 6 те условия, которые не соответствуют формуле (8), опущены.Further, by measuring circulation rates under different conditions and estimating Q E /Q C for the same RH vacuum degassing device, it was found that when the specific stirring power ε for the molten steel inside the vacuum vessel was below 2.1 × 10 4 , Q E /Q C increased significantly and exceeded 1.1. In fig. Figure 6 shows the relationship between the specific stirring power ε for molten steel inside a vacuum vessel and Q E /Q C . In fig. 6, those conditions that do not correspond to formula (8) are omitted.
Из этого результата формула (9) получена в качестве условия для ε, которое увеличивает скорость циркуляции:From this result, formula (9) is derived as a condition for ε that increases the circulation rate:
ε < 2,1 × 104 … (9)ε < 2.1 × 10 4 … (9)
Из формулы (8) и формулы (9) формула (5) получена в качестве условия для удельной мощности ε перемешивания, необходимой для увеличения эффективности использования энергии циркуляционного газа и увеличения скорости циркуляции:From formula (8) and formula (9), formula (5) is obtained as a condition for the specific mixing power ε required to increase the efficiency of the circulation gas energy use and increase the circulation speed:
1,35 × 105 × DU/WV < ε < 2,1 × 104 … (5)1.35 × 10 5 × D U /W V < ε < 2.1 × 10 4 … (5)
Когда удельная мощность ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда в дальнейшем уменьшается в пределах диапазона, который удовлетворяет формуле (7), QE/QC в дальнейшем увеличивается, и когда ε находится в диапазоне ниже 1,0 × 104, это отношение превышает 1,2. Таким образом, задание величины ε меньше 1,0 × 104 является более желательным. Эти условия выражаются формулой в виде формулы (6):When the specific stirring power ε for the molten steel inside the vacuum vessel further decreases within the range that satisfies formula (7), Q E /Q C further increases, and when ε is in the range below 1.0 × 10 4 , this ratio exceeds 1.2. Thus, setting ε to less than 1.0 × 10 4 is more desirable. These conditions are expressed by a formula in the form of formula (6):
1,35 × 105 × DU/WV < ε < 1,0 × 104 … (6)1.35 × 10 5 × D U /W V < ε < 1.0 × 10 4 … (6)
Параметры для регулирования удельной мощности ε перемешивания для расплавленной стали внутри вакуумного сосуда, которые должны находиться в диапазоне формулы (5) или формулы (6), представляют собой расход G газа, степень вакуума P и глубину I погружения погружной трубы в расплавленную сталь помимо размеров устройства. Когда степень вакуума уменьшается, скорость реакции дегазации, которая является исходной задачей, уменьшается или становится равной нулю. Таким образом, желательно выполнять регулирование посредством изменения расхода G циркуляционного газа и глубины I погружения погружной трубы в расплавленную сталь.The parameters for regulating the specific stirring power ε for the molten steel inside the vacuum vessel, which should be in the range of formula (5) or formula (6), are the gas flow rate G, the degree of vacuum P and the immersion depth I of the immersion pipe in the molten steel in addition to the dimensions of the device . When the degree of vacuum decreases, the rate of degassing reaction, which is the original objective, decreases or becomes zero. Thus, it is desirable to carry out control by changing the circulation gas flow rate G and the immersion depth I of the immersion pipe into the molten steel.
Как описано выше, настоящее изобретение может увеличивать скорость циркуляции расплавленного металла без необходимости новых капиталовложений в оборудование или увеличения расходов на обработку.As described above, the present invention can increase the rate of circulation of molten metal without the need for new capital investment in equipment or increased processing costs.
ПримерыExamples
Выполняли вакуумное рафинирование 300 тонн расплавленной стали, которые вдували с помощью конвертера, используя устройство для RH-вакуумной дегазации. В этом случае ε подсчитывали по формулам (1) - (4) согласно размерам устройства и условиям эксплуатации, и глубину I погружения погружной трубы в расплавленную сталь регулировали в диапазоне 0,3 - 0,9 м для соответствия формуле (5) или формуле (6). В качестве сосуда для дегазации использовали сосуд (сосуд A) для дегазации, имеющий площадь сечения SA вакуумного сосуда 3,14 м2 и внутренний диаметр DU восходящей трубы 0,6 м, или сосуд (сосуд B) для дегазации, имеющий площадь сечения SA вакуумного сосуда 3,8 м2 и внутренний диаметр DU восходящей трубы 0,8 м. Что касается условий эксплуатации, во время обработки степень вакуума составляла 133 Па, и расход G циркуляционного газа поддерживался постоянным на уровне одного из параметров, к которым относятся 0,020 н.м3/с, 0,027 н.м3/с, 0,037 н.м3/с и 0,050 н.м3/с. Из вакуумного резервуара в качестве индикатора в циркуляционный поток добавляли медь, и измеряли время τ (с) гомогенного смешивания, и из полученного времени τ гомогенного смешивания вычисляли фактически измеряемую скорость QE циркуляции расплавленной стали. Взаимосвязь между временем τ гомогенного смешивания и фактически измеряемой скоростью QE циркуляции расплавленной стали выражается следующими формулами (D), (E) и (F):Vacuum refining was performed on 300 tons of molten steel, which was injected through a converter using an RH vacuum degassing device. In this case, ε was calculated using formulas (1) - (4) according to the dimensions of the device and operating conditions, and the depth I of immersion of the immersion pipe into the molten steel was adjusted in the range of 0.3 - 0.9 m to comply with formula (5) or formula ( 6). As a degassing vessel, a degassing vessel (vessel A) having a cross-sectional area S A of a vacuum vessel of 3.14 m 2 and an internal diameter D U of an ascending pipe of 0.6 m was used, or a degassing vessel (vessel B) having a cross-sectional area S A of the vacuum vessel is 3.8 m 2 and the inner diameter D U of the rising pipe is 0.8 m. Regarding the operating conditions, during processing, the degree of vacuum was 133 Pa, and the flow rate G of the circulating gas was kept constant at one of the parameters to which refer to 0.020 n.m 3 /s, 0.027 n.m 3 /s, 0.037 n.m 3 /s and 0.050 n.m 3 /s. From the vacuum reservoir, copper was added to the circulation stream as an indicator, and the homogeneous mixing time τ (s) was measured, and from the obtained homogeneous mixing time τ, the actual measured circulation rate Q E of the molten steel was calculated. The relationship between the homogeneous mixing time τ and the actual measured circulation speed Q E of the molten steel is expressed by the following formulas (D), (E) and (F):
τ = 800 × ε-0.45 … (D)τ = 800 × ε -0.45 … (D)
εL = 8,33 × 10-3 × ρQEv2/WL … (E)ε L = 8.33 × 10 -3 × ρQ E v 2 /W L … (E)
v = QE/(15πD2) … (F)v = Q E /(15πD 2 ) … (F)
где εL - удельная мощность (Вт/т) перемешивания для расплавленной стали в ковше, v - скорость потока (м/с) расплавленной стали в нисходящей трубе и WL - количество (т) расплавленной стали в ковше.where ε L is the specific mixing power (W/t) for the molten steel in the ladle, v is the flow velocity (m/s) of the molten steel in the downpipe and W L is the quantity (t) of molten steel in the ladle.
Далее получили расчетную скорость QC циркуляции расплавленной стали, используя формулу (A), и подсчитали QE/QC для каждой загрузки. Постоянная K в формуле (A) была задана равной 446,3. Используемая расплавленная сталь имела состав с C: 0.04 - 0,06% масс., Si: 0,05% масс. и менее, Mn: 0,3% масс. и менее, P: 0,02% масс. и менее и S: 0,003% масс. и менее, и температура расплавленной стали перед обработкой составляла 1640 - 1670°C.Next, we obtained the estimated circulation speed Q C of the molten steel using formula (A), and calculated Q E /Q C for each charge. The K constant in formula (A) was set to 446.3. The molten steel used had a composition with C: 0.04 - 0.06 wt%, Si: 0.05 wt%. and less, Mn: 0.3% wt. and less, P: 0.02% wt. or less and S: 0.003% wt. or less, and the temperature of the molten steel before processing was 1640 - 1670°C.
Результаты эксперимента показаны в таблице 1. В пределах диапазона, который удовлетворяет формуле (5), отношение фактически измеряемой скорости QE циркуляции расплавленной стали к расчетной скорости QC циркуляции расплавленной стали равняется или превышает 1,1 независимо от различий в ряде условий эксплуатации размерах устройства, что является хорошим результатом. Кроме того, в пределах диапазона, который удовлетворяет формуле (6), по сравнению с тем, когда удовлетворяются только требования формулы (5), скорость циркуляции также увеличивается, и QE/QC стабильно равно или выше 1,2, что является еще более хорошим результатом.The experimental results are shown in Table 1. Within the range that satisfies formula (5), the ratio of the actually measured molten steel circulation speed Q E to the calculated molten steel circulation speed Q C is equal to or greater than 1.1, regardless of differences in a number of operating conditions and device dimensions , which is a good result. In addition, within the range that satisfies formula (6), compared with when only the requirements of formula (5) are satisfied, the circulation rate also increases, and Q E /Q C is stably equal to or higher than 1.2, which is still better result.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Способ рафинирования расплавленной стали настоящего изобретения может оптимизировать скорость циркуляции в устройстве для RH-вакуумной дегазации и, таким образом, эффективно выполнять вакуумное обезуглероживание или вакуумную дегазацию, что делает его полезным для промышленных целей.The molten steel refining method of the present invention can optimize the circulation speed of the RH vacuum degassing apparatus and thus effectively perform vacuum decarburization or vacuum degassing, which makes it useful for industrial purposes.
Перечень номеров позицийList of item numbers
1 - устройство для RH-вакуумной дегазации 1 - device for RH vacuum degassing
2 - ковш2 - bucket
3 - расплавленная сталь3 - molten steel
4 - шлак4 - slag
5 - вакуумный сосуд5 - vacuum vessel
6 - верхний вакуумный сосуд6 - upper vacuum vessel
7 - нижний вакуумный сосуд7 - lower vacuum vessel
8 - погружная труба на восходящей стороне (восходящая труба)8 - immersion pipe on the rising side (rising pipe)
9 - погружная труба на нисходящей стороне (нисходящая труба)9 - immersion pipe on the downstream side (downpipe)
10 - труба для вдувания циркуляционного газа10 - pipe for injection of circulating gas
11 - газоход11 - gas duct
12 - загрузочный патрубок для сырьевого материала12 - loading pipe for raw material
13 - верхняя фурма для вдувания13 - upper injection lance
Claims (24)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020-118610 | 2020-07-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802928C1 true RU2802928C1 (en) | 2023-09-05 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2150516C1 (en) * | 1996-10-08 | 2000-06-10 | Поханг Айрон Энд Стил Ко. Лтд. | Plant for refining of liquid steel in making of extra low-carbon steel and method of refining liquid steel |
| RU2212454C1 (en) * | 2002-09-25 | 2003-09-20 | Шатохин Игорь Михайлович | Method and apparatus for vacuum processing of metal melt |
| RU2348699C2 (en) * | 2007-02-26 | 2009-03-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Method of vacuum refinement of liquid steel in ladle |
| JP2018104764A (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 新日鐵住金株式会社 | Refining method of molten steel |
| JP2018127683A (en) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | 新日鐵住金株式会社 | Method for removing nonmetallic inclusions in molten steel |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2150516C1 (en) * | 1996-10-08 | 2000-06-10 | Поханг Айрон Энд Стил Ко. Лтд. | Plant for refining of liquid steel in making of extra low-carbon steel and method of refining liquid steel |
| RU2212454C1 (en) * | 2002-09-25 | 2003-09-20 | Шатохин Игорь Михайлович | Method and apparatus for vacuum processing of metal melt |
| RU2348699C2 (en) * | 2007-02-26 | 2009-03-10 | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Method of vacuum refinement of liquid steel in ladle |
| JP2018104764A (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 新日鐵住金株式会社 | Refining method of molten steel |
| JP2018127683A (en) * | 2017-02-09 | 2018-08-16 | 新日鐵住金株式会社 | Method for removing nonmetallic inclusions in molten steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SANO et al. | Fluid flow and mixing characteristics in a gas-stirred molten metal bath | |
| US3608621A (en) | Continuous casting apparatus with controlled overflow casting tube in tundish | |
| Lin et al. | Physical model of fluid flow characteristics in RH-TOP vacuum refining process | |
| Zhao et al. | Gas-liquid mass transfer and flow phenomena in a peirce-smith converter: a numerical model study | |
| Zhao et al. | Water model experiments of multiphase mixing in the top-blown smelting process of copper concentrate | |
| RU2802928C1 (en) | Method for refining molten steel | |
| Wang et al. | Effect of gas blowing nozzle angle on multiphase flow and mass transfer during RH refining process | |
| Zhao et al. | Gas–liquid mass transfer and flow phenomena in the Peirce–Smith converter: a water model study | |
| Hallgren et al. | A first attempt to implement a Swirl blade in production of ingots | |
| Deb Roy et al. | Predicting fluid flow in gas-stirred systems | |
| KR102652520B1 (en) | Molten steel refining method | |
| Yan et al. | Cold model on bubble growth and detachment in bottom blowing process | |
| WO2022009630A1 (en) | Method for refining molten steel | |
| Zhao et al. | Flow zone distribution and mixing time in a Peirce—Smith copper converter | |
| KR20240008924A (en) | Molten steel refining method | |
| Zhao et al. | Mathematical simulation of hot metal desulfurization during KR process coupled with an unreacted core model | |
| JP6848437B2 (en) | Desulfurization method and desulfurization equipment for molten steel | |
| Dongbo et al. | Research of gas–liquid multiphase flow in oxygen-enriched bottom blowing copper smelting furnace | |
| Gonzalez et al. | CFD simulation gas-liquid flow in a copper converter with bottom air injection | |
| Wei | Physical modeling of the vacuum circulation refining process of molten steel | |
| JP2011179049A (en) | Method for producing superclean steel | |
| JP2019077931A (en) | Method and apparatus for prediction of inner state of refining facility | |
| CN203758246U (en) | Device for simulating stirring-mixing visual process of metallurgical furnace kiln | |
| WO2023013377A1 (en) | Method for deoxidizing/refining molten steel, method for producing steel material, and steel material thereof | |
| JP4000808B2 (en) | Method for refining molten metal |