SU954439A1

SU954439A1 - Способ внепечной обработки жидкого металла

Info

Publication number: SU954439A1
Application number: SU782682698A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Мачикин; Александр Михайлович Зборщик; Алексей Николаевич Смирнов
Original assignee: Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1978-11-10
Filing date: 1978-11-10
Publication date: 1982-08-30

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при рафинировании, модифицировании и других видах внепечной обра- 5 ботки расплавленного металла.

Известен способ обработки в ковше,, при котором-в ковш вводят рафинирую щие реагенты и последующей продувкой газом обеспечивают перемешивание (Q металла с реагентами [1] .

К недостаткам данного способа относится то, что в процессе перемешивания газом металл в поверхностных слоях интенсивно перемешивается с . _ς железистым шлаком, поверхность металла открывается, что'приводит к заметному окислению металла, дополнительному расходу реагентов, значительной потере температуры. 2Q

Известен способ внепечной вакуумной обработки жидкого металла в ковше, включающий периодическое заполнение металлом погруженной в ковш вакуумной камеры, подачу в металл реагентов и вытеснение металла в объем ковша путем изменения давления в камере [2] .

Недостатками способа являются значительное время обработки, потери тепла, большие энергозатраты. ^0

Цель изобретения - повышение' эффективности и сокращение времени обработки.

Указанная цель достигается тем, что осуществляют периодическое заполнение металлом погруженной в ковш камеры, подачу в ’металл реагентов и вытеснение металла в объем ковша путем изменения давления в камере от 1-1,2 атмосферного до 0,8-2,5 величины гидростатического давления металла на входе в камеру с частотой 0,2-1,5 Гц и амплитудой 0,3-0,9 высоты металла в камере.

Максимальное значение давления в колонне 0,8-2,5 от величины гидростатического давления металла на уровне нижнего края колонны. Ббльшие значения давления соответствуют большим частотам, меньшие - меньшим (если при низкой частоте создать высокие давления, то газ через нижний край колонны'может прорваться в металл). Уменьшение максимального значения давления в колонне ниже нижнего указанного предела, как и увеличение его выше верхнего, приводит к ухудшению перемешивания металла с реагентами как внутри колонны, так и в объеме ковша в целом.

Минимальное значение давления в колонне поддерживают равным 1,0-1,2 атмосферного. При уменьшении этого . значения повышается скорость входа металла в колонну, улучшается перемешивание. Однако создание давления 5 ниже 1,0 атмосферного связано с повышенными затратами.·Увеличение минимального уровня давления выше 1,2 атмосферного резко снижает эффективность перемешивания и повышает расходЮ энергии.

Рациональная глубина погружения колонны 0,15-0,60 общей глубины металла в ковше. Увеличение глубины погружения выше указанных пределов может привести к чрезмерному размыванию днища ковша, уменьшение - к снижению интенсивности перемешивания реагентов с металлом и ухудшению использования реагентов. „

Диапазон частот колебаний 0,21,5 Гц является рациональным, так как он обеспечивает резонансный режим работы системы колонна - ковш.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа. 25

Способ осуществляют следующим образом.

В ковш 1с металлом 2 погружают колонну 3 на глубину 0,15-0,60 общей высоты металла в ковше. Металл запол- 30 няет колонну 3, и уровень его устанавливается на уровне металла в ковше. При подаче газа по трубопроводу давление внутри колонны повышается и металл с достаточно большой ско- 35 ростью (0,1-1,0 м/с) вытесняется из колонны и проталкивается вглубь ковша. 3 интервалах между подачами избыток газа из колонны отводится (колонну соединяют либо с атмосферой, либо дд с отсасывающим устройством), давление над металлом снижается, и металл возвращается в колонну. Причем, если выталкиваемый из колонны металл движется по направлению ее оси до самого дна ковша, то повторное наполнение колонны происходит за счет слоев, расположенных вблизи нижней части колонны. Таким образом обеспечивается циркуляция и перемешивание металла в колонне (направление движения показано 50 стрелками). .

Как правило, выталкивают из колонны не весь металл, a 0,3-0,9 от его объема, находящегося внутри колонны, 55 или 0,2-4,0% от общего объема металла в. ковше. Это позволяет, например, при частоте подачи порций газа 1 Гц' пропустить весь объем металла в ковше через колонну за 8,·0-0,5 мин. Одно- 60 временно с подачей газа из бункера порциями или непрерывно производят выдачу реагентов внутрь колонны,оттуда они вместе с металлом проталкиваются вглубь ковша. 65

Пример. В 100-тонном сталеразливочном ковше обрабатывают сталь ШХ-15.

После окончания выпуска в стали содержится S 0,029%, О 0,0052%,

Н 5,9 см³/Ю0г. Предварительное раскисление стали проводят кремнием, загружая раскислитель на дно ковша.

В процессе обработки относительное погружение колонны в металл сос10 тавляет 0,4 (абсолютное -1м). Давление аргона над поверхностью металла внутри колонны изменяют с частотой 0,4 Гц от атмосферного (полное давление 0,1 МПа) до 1,29 величины 15 гидростатического давления металла на глубине 1м (полное давление 0,19 МПа)... При этом количество металла, выталкиваемого из колонны за 1 цикл, составляет 0,5 т или 0,5% от общего количества металла в ковше. В процессе обработки на поверхность металла внутри колонны вводят шлакообразующую смесь, содержащую СаО, А1_г0^и CaF₂, фракцией менее 25 мм, а также алюминий для окончательного раскисления.

После обработки в стали содержится S 0,007%, % 0,0021%, Н 4,1 см³/Ю0г_?снижение температуры металла за время обработки составляет 29°C. Общий 30 расход аргона 50 нм (0,5 нм³/т).

Благодаря проведенной обработке улучшились механические характеристики стали (повысилась ударная вязкость и на относительное сужение).

Кроме того, сократилось время отжига и повысилась производительность термических печей (на 6%), сократилось количество брака и снизился расход металла на 1 т заготовок (на 4θ 25 кг/т). Суммарный' экономический эффект за вычетом затрат составляет 4 руб/т.

Claims

Минимальное значение давлени в колонне поддерживают равным 1,0-1,2 атмосферного. При уменьшении этого значени повышаетс скорость входа металла в колонну, улучшаетс перемешивание . Однако создание давлени ниже 1,0 атмосферного св зано с повышенными затратами.Увеличение мини мального уровн давлени выше 1,2 атмосферного резко снижает эффективность перемешивани и повышает расхо энергии. Рациональна глубина погружени колонны 0,15-0,60 общей глубины металла в ковше. Увеличение глубины погружени выше указанных пределов может привести к чрезмерному размыванию днища ковша, уменьшение - к снижению интенсивности перемешивани реагентов с металлом и ухудшению использовани реагентов. Диапазон частот колебаний 0,21 ,5 Гц вл етс рациональным, так ка он обеспечивает резонансный режим работы системы колонна - ковш. На чертеже представлена схема реализации предлагаемого .способа. Способ осуществл ют следующим образом . В ковш с металлом 2 погружают колонну 3 на глубину 0,15-0,60 общей высоты металла в ковше. Металл запол н ет колонну 3, и-уровень его устанавливаетс на уровне металла в ковше . При подаче газа по трубопроводу 4 давление внутри колонны повышаетс и металл с достаточно большой скоростью (0,1-1,0 м/с) вытесн етс из колонны и проталкиваетс вглубь ковша . 3 интервалах между подачами избы ток газа и,з колонны отводитс (колон ну соедин ют либо с атмосферой, либо с отсасывающим устройством), давление над металлом снижаетс , и металл возвращаетс в колонну. Причем, если выталкиваемый из колонны металл движетс по направлению ее оси до самог дна ковша, то повторное наполнение колонны происходит за счет слоев, ра пололсенных вблизи нижней части колон ны. Таким образом обеспечиваетс цир кул ци и перемешивание металла в ко лонне (направление движени показано стрелками). Как правило, выталкивают из колон . ны не весь металл, а 0,3-0,9 от его объема, наход щегос внутри колонны, или 0,2-4,0% от общего объема металл в. ковше. Это позвол ет, например, пр частоте подачи порций газа 1 Гц пропустить весь объем металла в ковше через колонну за 8,0-0,5 мин. Одновременно с подачей газа из бункера 5 порци ми или непрерывно производ т выдачу реагентов внутрь колонны,откуда они вместе с металлом проталкиваютс вглубь ковша. Пример, в 100-тонном сталеразливочном ковше обрабатывают сталь ШХ-15. После окончани выпуска в стали содержитс S 0,029%, О 0,0052%, Н 5,9 CMVlOOr. Предварительное раскисление стали провод т кремнием, загружа раскислитель на дно ковша. В процессе обработки относительное погружение колонны в металл составл ет 0,4 (абсолютное -1м). Давление аргона над поверхностью металла внутри колонны измен ют с частотой 0,4 Гц от атмосферного (полное давление 0,1 МПа) до 1,29 величины гидростатического давлени металла на глубине 1м (полное давление 0,19 МПа).. При этом количество металла , выталкиваемого из колонны за 1 цикл, составл ет 0,5 т или 0,5% от общего количества металла в ковше. В процессе обработки на поверхность металла внутри колонны ввод т шлакообразующую смесь, содержащую СаО, С3/2, фракцией менее 25 мм, а также алюминий дл окончательного раскислени . После обработки в стали содержитс S 0,007%, % 0,0021%, Н 4,1 см /10Ог,, снижение температуры металла эа врем обработки составл ет 29°С. Общий расход аргона 50 нм (0,5 HMVT) . Влагодар проведенной обработке улучшились механические характеристики стали (повысилась ударна в зкость и на относительное сужение). Кроме того, сократилось врем отжига и повысилась производительность термических печей (на 6%), сократилось количество брака и снизилс расход металла на 1 т заготовок .(на 25 кг/т). Суммарный экономический эффект за вычетом затрат составл ет 4 .руб/т. Формула изобретени Способ внепечной обработки жидкого металла в ковше, включающий периодическое заполнение металлом погруженной в ковш камеры, подачу в металл реагентов и вытеснение металла в объем ковша путем изменени давлени в камере, отличающийс тем,, что, с целью повышени эффективности обработки и сокращени времени обработки, давление в камере; измен ют от 1-1,2 атмосферного до 0,8-2,5 величины гидростатического давлени металла на входе в камеру с частотой 0,2-1,5 Гц и амплитудой 0,3-0,9 высоты металла в камере. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Аргон в металлургии (по материалам фирмы Badi sche Ani I in-uncl-Soda-Fabrik ,OPr), M., Металлурги , 1971, с. 63-66.
2.Патент США f 3268326, 75-58, опублик. 1966 (прототип).

Газ