Способ обработки жидкого металла в ковше

 

Использование: обработка жидкого металла в ковше инертным газом. Сущность: в процессе продувки помещением дискообразного углеродистого блока на поверхность буруна в пределах зеркала металла и среза ковша формируют и одновременно науглероживают поверхность металла. Площадь блока равна не менее 40% площади барботажной зоны, совпадающей с зеркалом металла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (I I) (5l)s С 21 С 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872435/02 (22) 18.07.90 (46) 07.10.92. Бюл. М 37 (71) Научно-производственное объединение

"Тулачермет" (72) Г.А,Дорофеев, А.Я.Бабанин и Л.В.Коваленко (56) Металлургия стали. Под ред, В.И,Явойского и Ю.В.Кряковского. M.: Металлургия, 1983, с. 310-312, Тимофеева А.С., Меркер Э,Э., Свижин

А.Г. и др, Определение диаметра барботажной зоны в ковше.-Черная металлургия, Бюллетень научно-технической информации, 1988, М 18, с. 37-38.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам обработки жидкого металла в ковше инертным газом, Известен способ обработки жидкого металла в ковше, включающий продувку инертным газом через погружаемую в металл фурму, выполненную из огнеупорных катушек (Металлургия стали. Под ред. В,И,Явойского, Ю.В. Кряковского, M.: Металлургия, 1983., с. 310-312).

Данный способ позволяет усреднить жидкий металл по химическому составу и температуре, снизить содержание неметаллических включений и вредных газов, Недостатком способа является вторичное окисление металла от взаимодействия открытых поверхностей газометаллического буруна и образующихся брызг с окислительной атмосферой ковша. Другим недостатком указанного способа являются дополнительные потери металла за счет вы(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В КОВШЕ (57) Использование: обработка жидкого металла в ковше инертным газом. Сущность: в процессе продувки помещением дискообразного углеоодистого блока на поверхность буруна в пределах зеркала металла и среза ковша формируют и одновременно науглероживают поверхность металла. Площадь блока равна не менее 400, площади барботажной зоны, совпадающей с зеркалом металла. плесков из ковша во время продувки и дополнительной обрези головной и донной частей слитка в связи с увеличением дефектов, образованных неметаллическими оксидными включениями вторичного окисления. 4

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является 0» способ обработки жидкого металла в ковше »О инертным газом, включающий" пбдачу газа О» через погружную фурму с одновременной газодинамической защитой от вторичного окисления открытой поверхности образующегося буруна струями инертного газа (А.С.

Тимофеева, Э.Э, Меркер, А,Г. Свяжин и др.

Определение диаметра барботажно и зоны в ковше. Черная металлургия, Бюллетень научно-технической информации, 1988 г., N

18, с. 37-38).

Данный способ обработки позволяетчастично снизить вторичное окисление металла за счет газодинамической защиты

1766966

10

30

45

55 открытой поверхности буруна от окислительной атмосферы ковша.

Однако полностью исключить вторичное окисление металла данный способ не позволяет ввиду проникновения крупных брызг, образующихся над барботажной зоной при выделении газовых пузырей из объема металла, через защитные струи в окислительную атмосферу, а также иэ-за контакта с окислительной атмосферой всплескоа металла, образующихся на поверхности, не занятой буруном, как правило ближе к стенкам ковша, под действием волновых процессов. Возможен также подсос воздуха к поверхности буруна при турбулентном истечении инертного газа, расходуемого на и родувку металла, из-под пространства, ограниченного защитными струями.

Другими недостатками указанного способа обработки являются потери металла за счет выплесков из ковша во время продувки и обрези дефектов слитка, а также высокий расход инертного газа в связи с дополнительным расходом газа на газодинамическую защиту.

Целью изобретения является повышение качества металла и увеличение выхода годного.

Указанная цель достигается тем, что в способе обработки жидкого металла в ковше в процессе продувки на поверхность буруна в пределах зеркала металла и среза ковша помещают дискообразный углеродистый блок площадью не менее 40% от площади барботажной зоны в сечении ковша, совпадающем с зеркалом металла.

Сущность изобретения заключается в использовании для защиты поверхности буруна от взаимодействия с окислительной атмосферой дискообразного углеродистого блокэ, который защищает поверхность буруна сверху, и науглероживает поверхностный слой металла буруна для защиты с боков, а также в помещении дискообразного углеродистого материала на определенном уровне, достаточном для исключения выплесков металла из ковша и исключения образования всплесков металла, контактируемых с окислительной атмосферой.

Науглероживание поверхностного слоя происходит при контакте потока жидкого металла буруна с дискообразным углеродистым материалом, имеющим определенную площадь, достаточную для времени контакта металла с углеродистым блоком, в режиме конвективной диффузии. Образующийся диффузионный пограничный слой, насыщенный углеродом, защищает жидкий металл буруна, стекающий из-под углеродистого блока на зеркала металла, от взаимодействия с окислительной атмосферой путем образования пузырей СО, выделяющихся на поверхности металла и служащих защитным слоем, при взаимодействии углерода науглероженного слоя с кислородом окислительной атмосферы.

Снижение волновых процессов на поверхности металла производится за счет помещения дискообразного углеродистого блока на определенном уровне, что приводит к гашению скорости нисходящих потоков металла в буруне за счет потери скорости восходящих потоков металла при изменении направления течения потоков за счет углеродистого блока и, следовательно, к.снижению волновых процессов на поверхности металла. Кроме того, гашение скорости нисходящих потоков создает благоприятные условия для науглероживания поверхности буруна, увеличивая время контакта металла с дискообразным углеродистым блоком. Помещение дискообразного углеродистого блока на данном уровне позволяет снизить высоту подъема буруна, что уменьшает величину энергии, идущей на образование волновых процессов, за счет стекания металла, образующего бурун, на зеркало металла.с меньшей высоты и, следовательно, снижает волновые процессы на поверхности металла.

Новыми признаками в предлагаемом техническом решении по сравнению с прототипом являются помещение в процессе продувки на поверхность буруна дискообразного углеродистого блока; площадь дискообразного углеродистого блока составляет не менее 40% от площади барботажной в сечении ковша, совпадающем с зеркалом металла; помещение дискообразного углеродистого блока производят в.пределах зеркала металла и среза ковша

Повышение качества достигается снижением общего содержания оксидных неметаллических включений и азота в металле путем защиты открытой поверхности буруна от взаимодейсгвия с окислительной атмосферой.диффузионным пограничным слоем, насыщенным углеродом, образующимся при науглероживании поверхности буруна, а также за счет исключения образования крупных брызг и всплесков металла, контактируемых с окислительной атмосферой, формированием горизонтальной поверхности буруна на.уровне, не превышающем срез ковша, Увеличение выхода годного достигается за счет исключения выплесков металла из

1766966

20

35 ковша и снижения обрези дефектов слитка, образованных неметаллическими оксидными включениями вторичного окисления металла, происходимого через бурун, брызги и всплески путем формирования и науглероживания горизонтальной поверхности буруна на определенном уровне и определенной площадью. В прототипе — повышение выхода годного производится лишь за счет снижения вторичного окисления металла через открытую поверхность буруна.

Предлагаемый способ аффективно реализуется при формировании и науглероживании горизонтальной поверхности буруна на уровне, не превышающем срез ковша, площадью не менее 40% от площади барботажной зоны в сечении ковша, совпадающем с зеркалом металла.

При формировании горизонтальной поверхности буруна на уровне, превышающем срез ковша, в результате подъема и стекания металла с высоты буруна-образуются волны и всплески высотой, превышающей запас стенок ковша, что приводит к выплескам металла из ковша и вторичному окислению металла через всплески и брызги, контактируемые с окислйтельной атмосферой.

Формирование и науглероживание поверхности буруна площадью менее 40% от площади барботажной зоны в сечении ковша, совпадающем с зеркалом металла, приводит к недостаточному времени контакта единичной поверхности потока металла с углеродистым материалом, образованию тонкого и ненасыщенного углеродом диффузионного пограничного слоя, недостаточного для защиты металла от вторичного окисления.

Проведенный поиск источников информации позволяет констатировать, что заявляемый способ обработки жидкого металла в ковше, имеющий возможность реализации и обеспечивающий положительный зффект, обладает свойствами, не совпадающими со свойствами известных способов и как изобретение соответствует критерию

"новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 представлено продувочное устройство для реализации предлагаемого способа включающее огнеупорные катушки

1, металлическую трубу 2, верхний выступ 3, диск 4 из углеродистого материала, нижний выступ 5.

На фиг. 2 представлена схема реализации предлагаемого способа.

Пример, Сталеразливочный ковш емкостью 100 т, заполненный сталью марки

Ст 3 сп, подают на установку доводки металла для обработки арганом, Расстояние ат зеркала металла до среза ковша составляет

0,25 м, Концентрация продувочного устройства позволяет диску 4, выполненному из углеродистого материала с содержанием углерода

98%, свободно перемещаться в вертикальном направлении между верхним 3 и.нижним 5 уступами, которые выполнены из огйеупорного материала и служат для задержки диска в крайнем верхнем и нижнем положениях, При интенсивности продувки металла аргоном 80 м /ч средний диаметр барботажной зоны 10 в сечении, совпадающем с зеркалом металла, равен 1,2 м. Поэтому углеродистые диски применяли диаметром

0,66; 0,76 и 0,84 м, что соответствовало площади буруна 30, 40 и 50% от площади барботажной зоны. Толщина диска составляла

0,25 м, Формирование и науглероживание горизонтальнай поверхности буруна производили на трех уровнях 9: ниже, на срезе и выше среза ковша.

Включив подачу аргуна, продувочное устройство вводят в жидкий металл и с началом погружения, образования газодинамического буруна 7, углеродистый диск 4, плавая на баруне, формирует и одновременно науглероживает поверхность с образованием диффузионного пограничного слоя, насыщенного углеродом 8. Дальнейшее погружение продувочного устройства производят да задержки плавающего на буруне диска верхним уступом на соответстаующем уровне, позволяющем снизить волновые процессы 6 и исключить выплески металла из ковша. По окончании обработки металла аргойом ковш подаютдля разливки на машину непрерывного литья.

Повышение качества металла от снижения кислорода оценивали по изменейию содержания кислорода в металле до и после продувки, учитывая, что совместно с усреднением концентрации кислорода по объему ковша во время продувки идет процесс насыщения металла кислородом через открытые поверхности металла из окислительной атмосферы, а от снижения содержания азота — по насыщению металла азотом за время продувки.

Выход годного оценивали по количеству выплескав металла из ковша за время продувки, т.е, по количеству объемов металла, попадающих на срез и стекающих на стенки ковша с наружной стороны и сталевоз, а также по количеству технологической обрези, включающей головную, донную обрезь и вырезку грубых дефектов литых заготовок.

I г

1766966

Наилучшие показатели по качеству металла и выходу годйоого при соблюденйи> за-. являемых признаков соответствуют вар иантам 4, 5, 7 и 8 (GM, таблицу). При отклогненчии заявляемых параметров результ>аты> про целям предлагаемого способа сни-. жаются (вариант ы 1 - 3, 6 и 9).

* Как видно из таблицы, предлагаемый спо>соб> обработки жи™дког>о металла в ковше йр счрсавйенйю с и рототйпом позволяет повысить, качество металла за счет снижения содержания кислорода в металле на 0,0107 . и-выше(прототип — 0,008 ), полного исклю-.. чения насыщения. металла азотом(прототип лишь снижает насыщение металла азотом до 0,00 70/ь), а также повысить выход годного

Предлагаемый способ

Показатель

Прототип

1 2

106 106 106 106

Вес жидкого металла в ковае, т

Теипература металла, С: e, 1615 1615 1615 1615

1609 1609 1609 1609

80 80 80 80

8 8 8 8

1615 1615 1615

1609 . 1609 1609

80 80 80

8 8 8

1615 1615

1609 1609

80 80

8 8

1609

8 перед продувкой .> « - . после продувки

Интенсивность продувки, мз/ч

2,6

2,5 2,4

2,6 2,5

2,4 2,6 2 5 2,4

2,5

3 2 3

1 2 3 1 2

30 30 30 40 40

40 50 50 50

О ° 024

О ° 016

О ° 024 0,024 0,024 0,024 0 024

0,016 0,016 0,016 0,014 0>014

О ° 024

0,015

0,024 0,024

0,013 О ° 013

О, 024

0,0145 до продувки после продувки

О, 002

0,001

О, 001

0,001

О 0

Количество выплесков, ат

° 2 О . О 3

°, 27,3 27,3 27,3 27,4 25,9 25,9 26,8 25,1 25,1

26,5

Длительность продувки, мин

Глубина погружения в металл продувочного устройства ° и уровень формирования горизонталь Иой йозерхности буруна : 1 - нижЕ среза коваа; 2 - нв срезе коваа

3 - выае среза коваа

Площадь науглероживания поверхности буруна ° 2 от площади барботажной зоны

Содержание кислорода в металле,81

Насыщение металла азотои за время продувки, Ф

Технологическая обрезь, кг/т годного по сравнени>ю с прототипом на 1,4 и более кг/т годной стали, Формула изобретения

5 Способ обработки жидкого металла в ковше, включающий продувку его инертным газом и защиту образующегося буруна от вто>ричночго окисления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью првышения качества

10 металла и увеличания выхода годного, в и роцессе продувки, на поверхность буруна, в пределах зеркала металла и среза ковша, помещают дискообразный углеродистый блок площадью не менее 40 от площади

15 барботажной зоны в сечении ковша, совпадающей с зеркалом металла.

106 106 106 106 106 106

О О О О О О

1766966

Рог. j я с з

Составитель А.Дорофеев

Редактор С.Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий

Заказ 3522 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101