Способ определения продолжительности продувки металла нейтральными газами в ковше

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, при производстве стали с продувкой в ковше нейтральными газами . Цель изобретения - упрощение определения и уменьшение продолжительности продувки. Продолжительность продувки металла нейтральными газами в ковше, обеспечивающую полное перемешивание металла, определяют по времени установления температурной однородности ванны металла, о которой, судят по достижению скоростью охлаждения расплава, фиксируемой в единицу времени, постоянной величины. После выпуска металла в ковш и в процессе продувки нейтральным газом измеряют температуру расплава термопарой погружения любого типа, используемой на предприятии. По полученным данным определяют скорость охлаждения расплава в единицу времени по формуле: u)to - , где to - температура металла в ковше после вьтуска, С; t. - значение температуры металла при продувке при i-OM замере,С; ut- интервал времени от начала продувки до момента i-ого измерения температуры, мин. По мере продолжения продувки возрастает степень температурной однородности расплава и разброс скоростей охлаждения уменьшается. При достижении скоростью охлаждения постоянной величины судят о температурной однородности металла и продувку прекращают . Способ прост в осуществлении, не требует специальной аппаратуры, благодаря чему он может быть реализован на любом предприятии. 1 ил., 1 табл. (Л со 4 О5 о: 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 С 7 072

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3993101/31-02 (22) 20. 12. 85 (46) 23. 10.87. Бюл. Н 39 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.Е.Коган и В.Г.Кадуков (53) 669.094(088.8) (56) Крамаров А.Д, Производство стали в электропечах. - М.: Металлургия, 1969, с.195-197, 223 ° Ironmaking and Stee1makinq, 1975, Ю2, р.193-195. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА НЕЙТРАЛЬНЫМИ

ГАЗАМИ В КОВШЕ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, при производстве стали с продувкой в ковше нейтральными газами. Пель изобретения — упрощение определения и уменьшение продолжительности продувки. Продолжительность продувки металла нейтральными газами в ковше, обеспечивающую полное перемешивание металла, определяют по времени установления температурной однородности ванны металла, о которой, „„SU„„1346682 А1 судят по достижению скоростью охлаждения расплава, фиксируемой в едини— цу времени, постоянной величины. После выпуска металла в ковш и в процессе продувки нейтральным газом измеряют температуру расплава термопарой погружения любого типа, используемой на предприятии. По полученным данным определяют скорость охлаждения расплава в единицу времени по формуле:

ы=t0 — t,/aC где t — температура металла в ковше после выпуска, С; значение температуры металла при

0 . л продувке при i — ом замере, С; "„— интервал времени от начала продувки до момента х-ого измерения температуры

9 мин. По мере продолжения продувки возрастает степень температурной однородности расплава и разброс скоростей охлаждения уменьшается. При достижении скоростью охлаждения постоянной величины судят о температурной однородности металла и продувку прекращают. Способ прост в осуществлении, не требует специальной аппаратуры, р благодаря чему он может быть реализован на любом предприятии. 1 ил., 1 табл, 1 )Э

Йэобретение относится к металлургии и может быть использовано, в частности, при производстве стали с продувкой в ковше нейтральными газами.

Цель изобретения — упрощение определения и уменьшение продолжительности продувки.

На чертеже изображена зависимость скорости охлаждения (w) расплава от времени продувки аргоном.

В предлагаемом способе момент достижения температурной однородности расплава в ковше определяют по изменению скорости охлаждения металла при продувке, С этой целью через !в

2 мин после выпуска стали из плавильного агрегата в ковш производят измерение ее температуры термопарой погру жения любого типа, используемой на данном предприятии, затем проводят продувку в ковше нейтральным газом, принятым на предприятии методом (через пористые вставки, с помощью погружаемой фурмы и пр.), с постоянной скоростью подачи газа. Во время продувки через каждые 1-3 мин производят измерение температуры металла термопарой погружения ° На продувке делается по 5-7 измерений. По полученным данным рассчитывают скорость охлаждения металлического расплава по формуле

4 6682 2

I)

20 у5

30 ненная при выпуске температура. Интенсивное охлаждение расплава у стен ковша происходчт в течение первых после выпуска пяти минут. В.дальнейшем, после разогрева рабочей поверхности футеровки скорость охлаждения через кладку лимитируется теплопро- водностью огнеупора и поэтому невелика и практически постоянна. Охлаждающиеся у стен ковша объемы расплава опускаются на дно ковша, где скапливаются, образуя зону холодного металла.

Зона повышенных температур "ядра" расплава устойчива и неравномерность распределения температуры по высоте ковша достигает 90-1ОООC. При подаче газа в расплав всплывающие пузырьки газа выносят металл иэ придонной холодной области в верхние горизонты ковша. При замерах температуры на начальных этапах продувки термопарой погружения измеряется температура локальных объемов металла, представляющих случайную смесь объемов металла, вынесенных из холодных зон ковша, и металла "ядра", Поэтому скорость охлаждения колеблется от плавки к плавке в широких пределах и не отражает среднюю температуру всего объема ковша. Вычисленные скорости охлаждения кажущиеся, поэтому они колеблются от плавки к плавке в

to

А. л, где t — температура металла в ковше о после выпуска, C

t. — значение температуры метал1 ла на продувке при -ом замере, С; с

bi; — интервал времени от начала продувки до момента i-ого измерения температуры, мин.

При достижении скоростью охлаждения расплава постоянной величины судят о его температурной однородности.

Такой вывод объясняется теплофизическими явлениями в ковше.

При выпуске плавки наряду с охлаждением на воздухе происходит усреднение металла по температуре. Однако по окончании выпуска в результате теплообмена металла с футеровкой ковша вновь формируется неравномерность температур: объемы металла, соприкасающиеся с кладкой, охлаждаются отдавая свое тепло огнеупору, в центральных объемах сохраняется усред35

55 широких пределах.

По мере продолжения продувки возрастает степень температурной однородности и разброс скоростей охлаждения уменьшается. Наконец наступает момент, когда расплав полностью перемешан, измеренная температура есть истинная температура и при продолжении продувки скорость охлаждения ме-. талла за счет потерь тепла через футеровку и излучением через поверхностный шлаковый слой становится практически постоянной. Та продолжительность продувки, после которой скорость охлаждения расплава становится постоянной, и есть минимальная продолжительность продувки, обеспечивающая полное перемешивание расплава.

Для получения достоверных данных проводят опыты по определению продолжительности продувки на 15-20 плавках, по результатам которых строится диаграмма в координатах "время продувки — скорость охлаждения" (чертеж).

В этих координатах точки, соответстI 34 6682 вующие скоростям охлаждения, располагаются в виде поля, имеющим характерную конфигурацию: очень широкую на первых замерах (здесь значения скоростей охлаждения на различных продувках колеблется в очень широких пределах), которая по мере продолжения продувки постепенно сужается и, наконец, переходят в узкую горизонтальную часть — "хвост", по которой и определяют минимально необходимое время для перемешивания расплава при продувке нейтральным газом.

Нижний предел количества опытных плавок установлен из условия обеспечения вполне достоверных результатов статистической обработки колебаний температур в горизонтальной части поля точек, а верхний предел — из условия разумного количества плавок.

При большем числе плавок результаты статистической обработки данных будут более достоверны, но для работы в производственных условиях это уже не имеет существенного значения.

Пример. Способ определения времени продолжительности продувки опробован при продувке стали аргоном в 100-тонном ковше. Температура стали перед началом продувки была равна

1600 С. По ходу продувки производят измерения температуры металла термопарой погружения на 2-й, З-й, 5-й, 8-й, 10-й и 12-й минутах продувки.

Скорость охлаждения расплава эа первые две минуты составляет

tn- tZ

w> - -- — — = 10 град/мин.

Скорость охлаждения за 3 мин.продувки составляет w>= 8,3 град/мин.

Скорость охлаждения эа 8 мин продувки составляет м =3,8 град/мин.

Скорость охлаждения за 10 мин про— дувкн составляет w«= 3,3 град/мин.

Скорость охлаждения эа 12 мин про1 дувки составляет w =3, 3 град/мин.

По полученным результатам делается вывод о температурной однородности металла, достигнутой к 10-й минуте продувки.

Аналогичным образом проведено определение времени продувки для полного перемешивания расплава еще на б плавках.

Результаты определения скорости охлаждения для каждой лавки приведены в таблице.

По всей совокупности значений скоростей охлаждения построена диаграмма (чертеж), где сопоставлены эначе1р ния скоростей охлаждения (w) в начале колеблется в широких пределах (7

15 град/мин); по мере продолжения продувок колебание значений скоростей охлаждения уменьшается и начиная

15 с девятой минуты их величины становятся близкими, образуя горизонтально расположенную область. Начиная с девятой минуты расплав усреднен по температуре (и массе), термопара фик2р сирует истинную температуру, которая уменьшается на всех плавках практически с одинаковой скоростью, обусловленной теплоотдачей через футеровку ковша, теплофизические параметры

25 которой на различных плавках при заданной конструкции ковша изменяются очень мало.

Преимуществом предлагаемого споЗр соба определения минимальной продолжительности продувки является его простота и дешевиэна,для его осуществления не требуется какая-либо специальная аппаратура, благодаря чему

З5 он может быть реализован на любом предприятии. формула и э о б р е т е н и я

4р Способ определения продолжительности продувки металла нейтральными газами в ковше по времени установления температурной однородности ванны металла> включающий фиксирование

45 контрольного параметра состояния ванны до достижения им постоянной величины, отличающийся тем, что, с целью упрощения определения и уменьшения продолжительности

5р продувки, в качестве контрольного параметра состояния ванны фиксируют скорость охлаждения расплава в единицу времени.! 346682! a

I0 с

» 1 7!

Q 1

О»

О О

» » мЪ мЪ

О о

1 — an эФ ! 0

I ! u о an О О мъ мъ о о

О an

О»

«+ — о

° О

CIa Ch

» »

Ф Ъ \»!

О1

I < Ъ

an cn

» » л 00

1 й

Ф о О мЪ ь л

an о ф мЪ

I мъ л

an и !

0»

I Н мЪ фЬ

an мЪ

МЪ

О л

» » сО

00 Ю

» »

6»\ 1») 1

an л

»

4 ! ч е

an т мЪ мЪ

1! — — !

О л

О an мЪ an

an мъ мъ

О мЪ С в л л

an а an

D л мЪ

%О мЪ мЪ

» »

1 е Ъ мъ

РЪ мъ

*0!

Р 1

1 1» I

С Ъ 1 I

Ф" ! и

О D О ф an О

an an МЪ

Ф»! мЪ мЪ

О»

I 1

an

» еч о

1 о с

an

Р 1

I и I

1

0»

1 ю мъ л л мъ мъ о

00 ф

an МЪ

I I

I g 1

1 и

01 I

a и I

» (»1

I - ф

1 1

1 ! ь

» л

Ф») »

Ф Ъ 1

CO С»3

» »

4») е Ъ С

D О

an

D л л О мЪ an

I м\ л мЪ

1 о о а

D ce л со an а

I 1

1 1 и

О»

1! !

1

О, 1- е0

ca O 0 а в о

N Ф»\ мъ л о О О сч

» » » »

1 Ос 1 Ю ъ0 е Ъ мЪ Л сч л О о ф ф л ф

О an мъ мъ мЪ

K%XI О ч

aCtXМ! о о

» »

1 Ф») 1 4 Ъ м Ъ an л, . О мЪ мЪ

I I о О

»

I Ф I I Ф

4 о D

О\ ф мъ мъ

1 1 1

О мЪ мЪ а Ф Ъ а an мЪ

00 00

»

1 4»\ <»3 1

Ф мъ О мЪ an

1 1

1 К к о

I CL

1 30

1

1 Э

I 0! ! Л

1

1346682

d,град/мию

16 !

Ю

О

Время прс3у1ки, мин

Составитель А.Минаев

Редактор Г.Волкова Техред M.Äèäûê КорректоР М.Максимишинец

Заказ 5098/27 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная,4