Способ внепечного рафинирования металлического расплава

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 2 А (51) 4 С 21 С 7/072

ВСЕ(:ОЮЗИ) Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БИБЛИО 1Г!:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3770513/22-02 (22) 11.07.84 (46) 07.03.86. Бюл. )"- 9 (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В.И. Мачикин, А.Н. Смирнов, Н.Т. Лифенко, С.П. Еронько и А.Л. Редько (53) 669.182.71(088.8) (56) Явойский А.В., Хисамутдинов Н.F..

Массообменные процессы в реакционной зоне кислородного конвертера с пульсирующей продувкой. Известия вузов.

Черная металлургия, Ф 5, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 773079, кл. С 21 С 1/00, 1980. (547 (57) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОГО РАФИНИРОВАНИЯ ИЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА, включающий продувку его газом с одновременным воздействием на поднимающийся газожидкостный поток встречной соосной струей расплава, отличающийся тем, что, с целью повыщения степени использования рафинирующей способности газа, процесс взаимодействия газожидкостного потока со встречной струей расплава осуществляют в пульсирующем режиме, причем начало подачи импульсов газа и пульсаций движения расплава и их периодичность совпадаO ют, а продолжительность подачи им- 6 пульса газа составляет 0,25-0,40 периода пульсаций.

С:

Изобретение. относится к черной металлургии и может быть использовано лри внепечном рафинировании расплавленного металла, Целью изобретения является повы- Б шение степени использования рафини-рующей способности газа. .Поставленная цель достигается тем, что согласно способу включающему про" дувку расплава газом с одновременным воздействием на поднимающийся газожидкостный поток встречной соocHoH t T aA pacrIJIaBR-, процесс взаимодействия газожидкостного потока со встречной струей расплава осуществляют в пульсирующем режиме, причем начало подачи импульсов газа и пульсаций движения расплава и кх периодичность совпадают., а продолжительность подачи импульса rasa равна 0,25-0,40 периода пульсаций.

Сообщение расплаву одновременно с его продувкой дополнительного соосного вводу газа встречного струйного пульсирующего движения позволя ет воздействовать на восходящую газовую струю встречным нисходящим потоком металла, в результате чего пузырьки рафинирующего газа дробятся и их.движение происходит по слож-ной траектории, что увепичивает как поверхность контакта расплава с газом, так и время пребывания рафинирующего газа в расплаве, вследствие чего значительно повышается степень использования газа, Для организации струйного пульсирующего движения целесообразно использование пульсационной колонны, так как при этом обеспечивается вы-сокая скорость движения струи распла-" ва и его интенсивное перемешиванче.

Совпадение начала подачи импульсов газа при продувке и пульсаций движения расплава и их периодичности необходимо для того, чтобы взаимодействие вдуваемого газа с пульсиру ющей струей расплава происходило на глубине 0,4-0,7 глубины расплава в емкости, так как при этом всплывающие пузырьки рафинирующего газа захватываются нисходящей струей и проталкиваются вглубь емкости. Взаимное изменение периодичности пульсаций газового потока и потока расплава, а также смещение начала подачи импульсов газа при продувке и пульсации движения расплава снизит зффективпость испо. - зования вдуваемого

:."аза, вследствие того, что зона взаимодействия струй расплава и газа за счет фазовых смещений, будет непрерьяно изменгть свое положение между поверхностью расплава и дном емкости. Чрк этом значительная часть пузырьков rasa будет всплывать на поверхность без взаимодействия со струей расплава.

Продолжительность подачи импульсов газа, составляющая 0,25-0,40 перисда пульсаций газового rrотока, Bb16Hралась из условия рационапьного использования рафинирующего газа. Увеличение продолжительности подачи импульсов газа выше 0,40 периода пульсаций газового потока нецелесообразно, так как часть газа в заключительной стадии пульсации не будет захвачена пульсирующей струей расплава, что снизит эффективность использования рафинирующего газа. Кроме того, при этом возникнут дополнительные потери расплава., связанные с его разбрызгиaarrëåM в процессе обработки. Уменьшение продолжительности подачи импульсов газа менее 0,25 периода пульсаций газового потока нецелесоаоразно, так как при этом существенно снизится интенсивность перемешивания газа и расппава в емкости. При этом необоснованно возрастут потери тепла расплавом в процессе обработки„

На фи-. 1 показано начало обрабстки на фиг. 2 — вытеснение расплава из внутренней полости колонны и пульсация вдуваемого газа," на фиг. 3 — стадия заполнения внутренней полости пульсагщонной колонны расплава, на фиг. 4 — завершение за" полнения внутренней полости пульсационной колонны расплавом и окончание взаимодействия пульсации газожидкостного потока с пульсацией расплава.

Обработку расплава по предлагаемому способу проводят следующим образом. В емкость 1 с расплавом 2 погружают пульсационную колонну 3 на глубину О, 15-0,30 налива расплава в емкости соосно фурме 4, расположенной в днище емкости и использ: емой для продувки расплава рафинирующим газом. В качестве рафинирующего газа применяется аргон, а для вытеснения металпа из колонны — более де1216218

Способ обра" ботки

Состав неметаллических включений Концентрация газов

Количество неметалли ческих

Mr.О Cr 0 I Ar О (03, X (н), см /100 r

Si0>

Fe0 включений, %

-- о

Продувка

0,0061- 6,0-7,0

0,0075

0,10- 7 2- 0,91- 73,20,15 9,0 1 10 79,0

О, 00650,0081

10, О16,6 стали аргоном

По предлагае4

00034- 100- 008- 60- О 73- 720- 00015- 3338

0,0037,8,3 0,11 9,0 0,81 78 0 0,0020 мому ф . способу

П р и и е ч а н и е. Содержание азота по обоим способам одикаковое и в процессе обработки практически не измечяется

М1

Полученные результаты соответст:жуют оптимальным режимам обработки. шевый газ. Б погруженную колонну 3 подается рабочий газ, который вытесняет жидкий металл вглубь емкости с достаточно большой скоростью (до

1,5-2,0 м/с). Одновременно через фурму 4 осуществляется пульсация газового потока. Так как скорость всплывания пузырьков газа в расплаве составляет 0,6-0,7 м/с, то взаимодействие пульсирующих потоков происходит на глубине 0,5-0,7 глубины расплава в ковше. При этом всплывающие пузырьки вдуваемого газа встречаются с нисходящим потоком жидкого металла, дробятся на более мелкие и начинают двигаться вниз, а затем вверх, в результате чего длительность взаимодействия газа с расплавом увеличивается, а рафинирующая способность газа используется более полно.

Пример. В 250-тонном стале раэливочном ковшеобрабатывают сталь 35

Предварительное раскисление проводят ферромарганцем, на нижний предел марганца с учетом остаточного, и кусковым ферросилицием. Окончательное .раскисление проводят кусковым алюминием в количестве 0,8-1, 1 кг/т, вводимым в ковш.

В качестве рабочего газа для продувки стали используют чистый аргон марки А, а для вытеснения стали из пульсационной колонны — технический азот. Температура металла перед выпуском находится в пределах 16001610 С, а после обработки 1580-1590 С при длительности обработки 6 мин.

Для проведения анализа содержания газов и неметаллических включений

I в металле пробы металла отбирают до и после раскисления стали и в середина разливки.

В процессе обработки относительное погружение колонны в металл составляет 0,3 (абсолютное — 1,35 м, а расход аргона и азота соответственно 200 и (300-340) нм /ч. Периодичность пульсаций газа при продувке и металла в колонне равна 3,3 с.

Оценка эффективности предлагаемого способа обработки осуществлена по сопоставительным плавкам, продувку стали в которых осуществляли аргоном с расходом 300 нм /ч в течение 15 мин, что соответствует лучшим промышленным показателям.

Состав и количество неметаллических включений, а также концентрация кислорода и водорода в конечной пробе металла ",о изобретению и при обычной продувке аргоном представлены в табл. 1.

Влияние режимов обработки по предо лагаемому способу на качество стали (содержан e газов и количество неметаллических включений} приведено в табл, 2. (Благодаря пров еденной по предлаgg гаемому способу обработке, по сравнению ", традиционной продувкой аргоном, снизилось содержание неметаллических включений на 48-54, кислорода — 73-77 и вопорода — 45-46%, расход аргона при этом сократился на 0,22 нм /т стали. Кроме того, на 10-15 уменьшились потери тепла металлом в процессе обработки и соответственно повысилась производительность сталеплавильного агрегата на 1-2%.

Таблица 1

1216218

Та блица 2

-- aa

Относительное

Относительное

Режимы обработки

4 увеличение количества немеувеличение концентрации

Период пульсаций, c .

Продолжит ельность подачи импульсов газа при продувке, доля от периода пульсаций

Смещение начал пульсаций газа и расплава,Ж от периода таллических включений по газов по сравнению с табл.1, сравнению с табл. 1,7. ри проувке расплаве

0,35

3,3 3,3

3,3 3,3

7-8

10 15

60 55

120 100

25 20

ЗО 20

100 100

100 85

60 55

5 5

25 30

70 80

0,35

40-43

140-160

60-70

80-85

1110-120

0,35

3,3 3,3

2,0 3,3

3,0 3,3

0,35

З,Ь 3,3

0,35

0,35

4,0 3,3

200

0,10

3,3 3,3

3,3 3,3

45-50

3,3 3,3

3,3 3,3

3 3

0,26

0,42

35-40

1 20-125

0,60

Ф

П р и и е ч а н и е. Содержание азота в конечных пробах для различных режимов обработки изменялось незначительно

)216218

Составитель В. Трегубенко

Техред А,Бабинец Корректор А. Зимокосов

Редактор Р ° !1ицика

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 963/30 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5