Способ продувки металла в ковше нейтральным газом

 

Изобретение может быть использовано в черной металлургии при внепечной обработке стали продувкой нейтральными газами . Сущность: в способе продувки металла в ковше нейтральным газом, включающем перемещение погружной футерованной фурмы в металле при изменении угла наклона ее к вертикали, дополнительно производят перемещение фурмы в поперечном направлении к плоскости изменения угла наклона в пределах области, ограниченной окружностью с центром на оси ковша и диаметром, составляющим 0,7 - 0,8 максимального диаметра ковша по футеровке. При этом скорость поперечного перемещения фурмы равна угловой скорости наклона ее к вертикали и составляет 0,5 - 1,5 град/с. со С

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)5 С 21 С 7/072

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4937960/02 (22) 29.04.91 (46) 15.01.93.Бюл, N - 2 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В.Б.Охотский, В,А.Сахно, А.И.Багрий, Е.А.Иванов, С.С. Бродский, А.Д.Зражевский, Л;М.Учитель, О.В,Носоченко, С.А.Соловьев, А.И.Немченко, К.Ю.Чичев, Ю.Н. Борисов, А.И.Корнеев, В.В,Долгий, А.В.Шибко и К.в.войтюк (56) Ефименко С.П. и др. Внепечное рафинирование металла в газлифтах, М.: Металлургия, 1986 г.

Журнал Сталь, N- 7, 1988, стр. 37 — 38.

Ершов Г.С. и др. Свойства металлургических расплавов и их взаимодействие в стал е плавил ьн ых процессах. М.: Металлургия, 1983.

Заявка Японии N 36-146812, кл. С 21 С 7/072, 1981, Способ относится к черной металлургии, а именно, к внепечной обработке стали продувкой нейтральными газами.

Целью изобретения являются улучшение разливаемости стали и улучшение ее качества путем интенсификации ее перемешивания за счет роста доли объема металла в ковше, охватываемого зоной барботажа.

Сущность способа заключается в том, что в ходе продувки дополнительно производят перемещение фурмы в поперечном направлении к плоскости изменения угла наклона фурмы к вертикали в пределах области, ограниченной окружностью с центром на оси ковша и диаметром, составляющим не более 0,75 максимально„„Я „„1788034 А1 (54) СПОСОБ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА В КОВШЕ НЕЙТРАЛЬНЫМ ГАЗОМ (57) Изобретение может быть использовано в черной металлургии при внепечной обработке стали продувкой нейтральными газами, Сущность: в способе продувки металла в ковше нейтральным газом, включающем перемещение погружной футерованной фурмы в металле при изменении угла наклона ее к вертикали, дополнительно производят перемещение фурмы в поперечном направлении к плоскости изменения угла наклона в пределах области, ограниченной окружностью с центром на оси ковша и диаметром, составляющим 0,7 — 0,8 максимального диаметра ковша по футеровке.

При этом скорость поперечного перемещения фурмы равна угловой скорости наклона ее к вертикали и составляет 0,5—

1,5 град/с.

ro диаметра ковша по футеровке, причем угловая скорость поперечного перемещения фурмы составляет 0,5 „, 1,5 градуса в секунду и равна скорости изменейия угла наклона фурмы к вертикали.

При движении фурмы в поперечном на- Ь правлении с одновременным изменением угла наклона фурмы к вертикали с заявляемыми значениями параметров перемещения, зона барботажа попадает в различные точки объема металла в ковше, что препятствует образованию застойных зон и приводит к увеличению практически до 100% доли металла, подвергающейся механическому воздействию пузырей нейтрального газа, а также к росту скорости движения циркуляционных потоков.

1788034

Ограничение области перемещения фурмы в ходе продувки в ковше выбрано исходя из следующих соображений, Экспериментально установлено, что диаметр эоны барботажа D при продувке составляет, D = (0,5 ... 1,0)q где:

q — интенсивность продувки нейтральным газом, м /мин.

В целях предохранения огнеупорной футеровки ковша от интенсивного эрозионного износа центр зоны барботажа на поверхности ванны должен отстоять от стенок ковша на- расстоянии s ) D/2, что в случае с = D/2 состэвляет около 0,125 максимального диаметра ковша. При выходе фурмы за пределы области, ограниченной окружностью с центром на оси ковша и диаметром

0,75 максимального диаметра ковша усилится размывание футеровки гээожидкостными потоками при приближении к ней зоны барботажа. .Скорость перемещения фурмы в плоскости наклона и в поперечном направлении одинакова и равна скорости перемещения зоны барботажа в объеме металла, которая выбирается из условия, что за время всплывания пузырей нейтрального газа на поверхность металла зона барботажа сместится на расстояние, равное ее диаметру. Это обеспечивает эффективную обработку всего объема металла на пути движения зоны барботажа без увеличения расхода нейтрального газа, Скорость перемещения зоны барботажа в, учитывая экспериментальные данные о периодичности образования пузырей и скорости их всплывания, может быть определена по выражению:

/25...,.50 q в= "" —. м/мин

Н где: Н вЂ” глубина барботажа, С целью удобства реализации способа, линейная скорость перемещения зоны барботажа преобразована в угловую скорость перемещения фурмы в поперечном направлении и в скорость изменения угла наклона фурмы к вертикали в плоскости наклона; котОрая изменяется в диапазоне

0,5 ..„1,5 град/с.: "При перемещении фурмы в поперечном направлении со скоростью менее 0,5 град/с одни и те же объемы металла будут многократно подвергаться действию всплывающих пузырей нейтрального газа, тогда как объемы металла, удаленные от зоны барботажа, будут перемешиваться слабо. Это приведет к увеличению расхода нейтрального газа и продолжительности продувки, При перемещении фурмы в поперечном направлении со скоростью более 1,5 град/с между вспл ы ваю щи ми п узы ря ми будут оставаться объемы металла, не охваченные зоной барботажа, что в конечном счете отрицательно скажется на разливаемости стали.

Кроме того, при перемещении фурмы со скоростью, превышающей 1,5 град/с, суще10 ственно возрастает сопротивление движению фурмы со стороны жидкого металла, что приведет к ее изгибу, разрушению огнеупорной футеровки фурмы и выходу послед15

55 ней из строя, При скорости изменения угла наклона фурмы к вертикали менее 0,5 град/с и более

1,5 град/с будут иметь место аналогичные недостатки.

В пределах указанной выше области перемещения зоны барботажа (фурмы) может осуществляться по любой траектории (спиральной, пилообразной, синусоиде и др,) в ручном или автоматическом режиме, как непрерывно, так и дискретно, При этом, например, в случае перемещения зоны барботажа по спиральной траектории, параллельные между собой участки траектории должны отстоять один от другого на расстоянии д, м, определяемым из выражения, д=(0,15 — 0,18)q

Соблюдение указанного расстояния обеспечит максимальную эффективность обработки металла нейтральным газом, При продувке легированных сталей центр зоны барботажа должен проходить каждую точку траектории столько раз, сколько легирующих элементов в процентах от массы металла присажено в сталь, В этом случае достигается максимальное усвоение ее легирующих элементов при минимальной продолжительности обработки металла в ковше нейтральным газом.

Ниже приводятся конкретные примеры осуществления заявляемого способа, Пример 1. Фурму устанавливают под ковшом с жидкой сталью, который имеет максимальный диаметр 4,3 м. После начала истечения из фурмы нейтрального газа или газопорошковой струи ее погружают в металл вертикально на глубину до 4,5 м на расстоянии 0,6 м т.е. 0,25 радиуса от стенки ковша и включает механизм наклона фурмы и вертикали, Скорость изменения угла наклона фурмы и составляет 1 град/с, а плоскость наклона фурмы проходит через ось ковша к вертикали на 70, механизм наклона выключают и стрелу с фурмой поворачивают вправо на угол p= 15 с угловой скоростью

1788034

1 град/с, а затем направление ее поворота изменяют на противоположное. Влево фурму поворачивают с той же угловой скоростью на угол а = 300, считая от крайнего правого положения, после чего ее снова поворачивают вправо до совпадения с плоскостью наклона фурмы и включают механизм наклона, который работает до достижения величины угла наклона, равной

140. В этом положении механизм наклона фурмы выключают и стрелу с фурмой поворачивают вправо на угол 14 с угловой скоростью 1 град/с, а затем направление ее поворота изменяют на противоположное, Влево фурму поворачивают с той же угловой скоростью на угол 28, считая от крайнего правого положения, после чего ее снова поворачивают вправо до совпадения с плоскостью наклона фурмы и включают механизм наклона, который работает до достижения величины угла наклона, равной 21, При этом угле наклона осуществляют повороты стрелы в последовательности, описанной для угла наклона к вертикали 14 и после совпадения стрелы с плоскостью наклона фурмы при ее повороте из крайнего левого положения вправо, увеличивают с 21 до

280, а затем, не поворачивая стрелу, уменьшают до 21 . При этом значении угла стрелу с фурмой поворачивают в последовательности, описанной выше, после чего уменьшают сначала до 14, а затем до 7, осуществляя повороты стрелы при каждом значении угла. Последним этапом заявляемого способа в приведенном примере является возврат фурмы в положение, при котором a = О, ее извлечение из ковша с металлом и прекращение подачи газопорошковой смеси или нейтрального газа, Пример 2. После погружения в ковш с жидкой сталью фурму наклоняют к вертикали на угол и = 7 и затем осуществляют поворот стрелы вправо от плоскости наклона на угол p = 14, При достижении указанного значения угла поворота ругол наклона фурмы аувеличивают до 14 и поворачивают стрелу с фурмой влево на угол p= 28, после чего снова увеличивают угол наклона а до 21 с последующим поворотом стрелы вправо на

26, При достижении стрелой с фурмой этого значения угла р, осуществляют поворот фурмы влево до плоскости, проходящей через ось ковша и ось поворота стрелы, затем наклоняют фурму на угол 28 с последующим уменьшением величины угла йдо 210.

В дальнейшем все действия со стрелой и фурмой производят в последовательности, 10

15 щим 0,7 — 0,8 максимального диаметра

55 ковша по футеровке, при этбм угловая ско20

50 обратной описанной выше. В обоих случаях интенсивность продувки стали нейтральным газом составляла около 1 м /мин, Время продувки для достижения требуемой температуры металла и выравнивания его химсостава (при одинаковых начальный температуре и химическом составе) составляло 5,6 мин.

При обычйых условиях продувки (перемещение фурмы только в одной плоскости путем изменения й) продолжительность продувки для достижения тех же конечных результатов составляет 8 — 10 мин, С целью оценки разливаемости стали, обработанной в ковше нейтральным газом по заявляемому способу и способу-прототипу проанализировали состояние сталеразливочных ковшей. Установлено, что при разливке стали, обработанной по заявляемому способу, ни в одном из ковшей не оставалось скрапин, тогда как при разливке стали, обработанной по способу-прототипу

30% ковшей оказались эаскрапленными, несмотря на более высокую (в среднем на

6 ) температуру металла в ковше.

Данные опытного опробования способа представлены в таблице, Обработка стали в ковше нейтральным газом по заявляемому способу позволяет интенсифицировать процесс ее перемешивания без увеличения расхода газа, улучшить разливаемость стали, снизить заскрапленность ковшей на 7%, уменьшив средний вес скрапа в ковше на 0,33 т, а также снизить количество брака 1 передела на 0,56 кг/т, Формула изобретения

Способ продувки металла в ковше нейтральным газом, включающий погружение в расплав футерованной фурмы, подачу газа и перемешивание фурмы в металле путем изменения угла ее наклона к вертикали, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения разливаемости стали и улучшения ее качества путем интенсификации ее перемешивания за счет роста доли объема металла в ковше, охватываемого зоной барботажа, фурму дополнительно перемещают в поперечном направлении к плоскости изменения угла наклона фурмы в пределах области, ограниченной окружностью с центром на оси ковша и диаметром, составляюрость поперечного перемещения фурмы равна угловой скорости наклона фурмы к вертикали и составляет 0,5 — 1,5 град/с, 1788034

Стойкость ковшей, Средний вес скрапа в ковше,т

КоличеСТВО здскрапленных ковшей, Средняя температура раз,ливки, Ос

Количество брака 1 передела, кг/т

Средняя длительность продувки

Расход аргона, м /час

Количество плавок

Наименование плавок пл.

1,25

1562

4,21

7,5

0,7-0,8

0,92

3,65

1557

6,4

1,0

0,7-0,8

0,7-0,8

0,8-0,9

0,5-0.6

0,7-0,8

0,7-0,8

1,20

0,98

0,95

1,11

0,93

0,93

29,5

26,5

26.0

31

26

26.5

4,11

3,80

3,7

3,92

3.62

3,67

1558

1557

1559

1558

6,4

8,2

6,4

7.5

6,5

6.5

2,0

0,48

1,0

1,0

1.5

0,5

30

40

Редактор

Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рои

Плавки по способупрототипу

Плавки по новой технологии

Сравнительные плавки

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и способа-прототипа

Скорость перемещения формы, град/с

Составитель Л. Магаюмова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Лукач

Положение фурмы относи тельно центра ковша

/ /