Способ внепечной обработки жидкого металла в ковше

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при раскислении, легировании, рафинировании и других видах внепечной обработку расплавленного металла . Цель изобретения - повышение эффективности обработки металла путем сокращения ее продолжительности аэрации поверхности металла и увеличения степени усвоения реагентов. Способ внепечной обработки жидкого металла в ковше включает периодическое заполнение металлом погруженной в ковш камеры, вытеснение металла из нее путем изменения давления, подачу в камеру с металлом реагентов. Реагенты подают в металл при его опускании в камере со скоростью ,27d- -0,25 и не превышают скорость опускания металла с всплесками, равную W « h 4-0,54d/0,21 , м/с, где d - внутренний диаметр камеры, и; h - высота подъема всплеска поверхностью металла,м. с S (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 С 21 С 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2I) 4117082/23-02 (22) 10.09.86 (46) 30.12.88. Бюл. В 48 (71) Днепродзержинский индустриальный институт им. Арсеничева и Производственное объединение "Ждановтяжмаш" (72) IO.И. Шиш, Л.В. Рубин, К.Г.Носов, И.Д. Нагаевский, В.А. Махницкий, Ю.И. Гладилин, А.И. Яремчук, С.В. Лепорский, И.В. Куликов, В.Д. Клименко, В.М. Стремовский, С.С. Бродский и Л.Г..Волков (53) 669.046(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 954439, кл. С 21 С 7/I О, 1 982 (54) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В КОВШЕ (57) Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при раскислении, легировании, ра„„SU„„1447874 Д 1 финировании и.других видах 1внепеч" ной обработки расплавленного металла. Цель изобретения — повышение эффективности обработки металла путем сокращения ее продолжительности, аэрации поверхности металла и увеличения степени усвоения реагентов.

Способ внепечной обработки жидкого металла в ковше включает периодическое заполнение металлом погруженной в ковш камеры, вытеснение металла из нее путем изменения давлений, подачу в камеру с металлом реагентов. Реагенты подают в металл при его .опускании в камере со скоростью W 7 6,27d-0,25 и не превышают скорость опускания металла с всплесками, равную W

h +0,54d/0,21, м/с, где d - внутренний диаметр камеры, м, h - высота подъема всплеска над поверхностью металла,м.

1447874

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при раскислении, легировании, рафинировании и других видах вне5 печной обработки расплавленного металла.

Цель изобретения — повышение эффективности обработки металла путем сокращения ее продолжительности, 10 аэрации поверхности металла и увеличения степени усвоения реагентов.

Подача реагентов в камеру, особенно порошкообразных, во время опускания металла обеспечивает максималь- 15 ную степень их усвоения. В этих условниях газ, за счет которого повышается давление в камере для вытеснения металла, нагнетают в камеру, когда она не соединена с атмосферой, 20 вследствие чего реагенты не выносятся из нее. Кроме того, при таком способе ввода реагентов направление их движения и газа совпадают. В результате реагенты движутся к металлу с 25 большей скоростью, чем при подаче во встречный поток газа, что приводит к увеличению глубины проникновения в металл реагентов, плотность которых меньше плотности металла, а ЗО это в свою очередь также повьппает степень их усвоения .

Экспериментально установлено, что при опускании металла в камере на его поверхности возникают движущиеся в диаметральном направлении волны, длина которых больше внутреннего диаметра камеры, а период соизмерим со временем опускания металла в ней.

Крутизна и высота волн по мере дви- g0 жения металла вниз возрастают. При определенной скорости опускания металла, когда он в камере достигает нижнего положения, в подошве волны образуется открытая газовая полость со сферическим основанием. В момент изменения направления движения металла полость заполняется им, вследствие чего формируется направленная вверх кумулятивная металлическая струя, поднимающаяся в виде всплеска над поверхностью металла.

С увеличением глубины полости, которая возрастает при повышении скорости опускания металла в камере, высота всплеска также увеличивается. К этому же-приводит и увеличение поперечного размера полости, возрастающего с увеличением внутреннего диаметра камеры. Скорость движения кумулятивной струи (всплеска) вверх значительно превьппает скорость подъема металла в камере. По этой причине высота подъема всплеска, возникающего при нижнем положении металла в камере, уже в начале его подъема достигает максимальной величины. Затем всплеск движется вниз навстречу поднимающемуся металлу. При опускании металла в камере с предлагаемой скоростью

И Ъ 6,27d -0,25 находящийся . на поверхности металла реагент полностью покрывается падающим на него сверху жидким металлом (всплеском) и увлекается им вглубь металлического расплава, что способствует ускорению растворения реагента и повьппению степени его усвоения.

Кроме того, при такой скорости опускания металла погружение всплеска в металл приводит к его аэрации, т.е. к замешиванию в металле газа с образованием пены. В результате плотность поверхностных слоев металла уменьшается„ что приводит к погружению реагента в металл на большую глубину, чем в условиях работы без всплеска, а это в свою очередь также обуславливает повышение скорости растворения реагента и степени его усвоения металлом.

При опускании металла в камере со скоростью меньшей, предлагаемой нижний предел которой для камеры внутренним, диаметром, например 0,6 м составляет.

Vi = 6,27 0,6-0,25 = 3,5 м, размеры образующихся всплесков и мас-. са выносимого ими металла недостаточны для полного покрытия материалов на поверхности металла и его аэрации, вследствие чего реагенты с плотностью меньшей плотности обрабатываеР мого металла не погружаются полно стью в него. Это вызывает увеличение времени пребывания реагентов в камере, обуславливающее снижение производительности процесса обработки металла, а также ведет к уменьшению степени их усвоения.

Обработка металла при его опускании в камере внутренним диаметром

0„6 м с известной скоростью, состав447874 4ойт = 6,27d -0,25 +

3 1 ляющей 0,1 — 1 м/с, протекает без всплесков и аэрации поверхности.

С увеличением скорости опускания металла в камере высота подъема всплесков возрастает. В результате всплески могут достичь металлоконструкций и механизмов устройства (клапанов, дозаторов и др ° ) для обработки металла, располагаемых над камерой и не защищенных футеровкой, что приводит к их заметалливанию и выходу иэ строя. Чтобы исключить это, всплески не должны подниматься вьппе верхнего конца камеры, что достигается эа счет ограничения скорости опускания металла в ней, которую определяют из эмпирического соотношения приравняв высоту подъема всплесков длине участка камеры, расположенного над уровнем металла, когда он занимает в камере крайнее нижнее положение. Вместе с тем с увеличением высоты подъема всплесков возрастает энергия их взаимодействия с металлом и, следовательно, улучшается замешивание в нем реагента. Поэтому, чтобы гарантийно исключить попадание всплесков на металлоконструкции и механизмы устройства и одновременно обеспечить высокие скорость растворения и степень усвоения реагентов металлом, его опускают в камере со скоростью, равной сумме значений нижнего предлагаемого предела скорости и 50-SOX от разности между верхним и нижним предлагаемыми ее пределами, т.е. оптимальная скорость опускания металла составляет

Ь 0,54Й -(6 273-0 25) 50-80

0 21 100

Рациональная глубина изменения уровня металла в камере составляет

2-10 ее внутренних диаметров (калибров) при погружении камеры в ковш с металлом на 2,5-10,5 калиброр.

Уменьшение уровня металла в каме1 ре ниже указанных пределов не позволяет достичь такой крутизны диаметрально движущейся волны, при каторой в ее подошве образуется сфериче4

I ски вьп1уклая вниз газовая полость, обуславливающая возникновение кумулятивного всплеска, что резко снижает эффективность способа. Увеличение этого уровня вьппе указанных пределов ведет к существенному повышению продолжительности опускания металла в ней, т.е. к снижению производительности процесса обработки металла в ковше. Кроме того, в этом случае увеличивается время пребывания материалов в камере, что может привести к переохлаждению металла в камере с образованием на ее стенах настылей.

Оптимальное изменение уровня металла в камере находится в пределах

2,5-4 калибра. Обработка металла при его опускании в камере меньше чем . на 2,5 калибра, протекает с нестабильным образованием кумулятивных всплесков вследствие различных случайных факторов, оказывающих влия25 ние на форму и размеры сферической полости, из которой они возникают.

В результате усвоение реагентов металлом происходит также нестабильно, что снижает эффективность предлагаемого способа. Превьппение указанного уровня (более чем на 4 калибра) су-. щественно не увеличивает скорость н степень усвоения реагентов металлом.

Анализ материалов, обработанных

35 известными способами показывает, что т предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

Пример. В 250-тонном стале40 .разливочном ковше обрабатывают сталь

09Г2, содержание в которой серы после полного раскисления составляет 0;034Х.

Камеру внутренним диаметром О,б м и высотой 4 м погружают в расплав, 45 находящийся в сталеразливочном ковше, на глубину 2,1 м (3,5 калибра), обеспечивая изменение уровня металла в камере в пределах 1,8 м (3 калибра) за счет периодического повышения и уменьшения давления азота в диапазоне 0,1-0,227 МЛа. Длина участка камеры, расположенного над уровнем металла, когда он занимает в камере крайнее нижнее положение,.рав55

4 -(2,1-1,8) = 3,7 м .

Скорость опускания металла в камере, превьппающая нижний предлагае1447874 мый предел на 60% от разности между верхним и нижним ее пределами для используемой камеры, составляет падения температуры металла на время обработки на 5-l C. Последнее позволяет снизить температуру металла при выпуске из сталеплавильного агрегата на такую же величину. В кислородном конвертере это можно достичь за счет увеличения расхода металлолома в шихте плавки на 3,04,2 кг/т стали при соответствующем снижении расхода жидкого чугуна.

6,27"0,6-0,25 +

-(6,27"0,6-0,25) 3,7+0,54 0,6

0,21 — 4,03 м/с, 60

100

Скорость подъема металла в ней равна м/с. Во время опускания металла в камере на его поверхность подают в порошкообразном виде (фракцией меньше 1 мм) шлакообразующую смесь, состоящую из 75% изнести и 25% плавикового шпата. Масса одной порции смеси, вводимой в камеру за каждый цикл движения металла, составляет

5 кг при удельном ее расходе 2 кг/т обрабатываемой. стали. Продолжительность обработки составляет 4,5 мин.

В результате обработки содержание серы в стали снизилось до 0,010%, т.е. степень десульфурации металла 25 составляет 70%. Температура металла в ковше за время обработки уменьши.лась на 10 С. Наряду с этим улучшились механические. характеристики металла. 30

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого использован прототип, предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение расхода шлакообразующей рафинирующей смеси на 20-27%, сокращение продолжительности обработки металла н сталеразливочном ковше на 3-5 мин и уменьшение

Формула изобретения

Способ внепечной обработки жидкого металла в ковше, включающий периодическое заполнение металлом погруженной в ковш камеры, вытеснение металла из нее путем изменения давления, подачу н камеру с металлом реагентов„ отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности обработки .металла путем сокращения ее продолжительности, аэрации поверхно сти металла и увеличения степени усвоения реагентов, последние подают в металл при его опускании в камере со скоростью 1>7

И 3 6,27d — 0,25,, но не превышают скорость опускания металла с всплесками, равную,м/с > где d — внутренний диаметр камеры,м

h — - высота подъема всплеска над поверхностью металла, м.

Составитель А. Минаев

Редактор M. Петрова Техред И.Верес Корректор Л Патай

Производственно-полиграфическое предприятие, r. ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 6810/29 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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