|
|
Гаврилов Олег доводка стали. Содержание доводка стали 2
Содержание
4. ДОВОДКА СТАЛИ 2
4.1 Устройство ковш-печи 3
4.2 Особенности сталеплавильного процесса 6
4.3 Технология циркуляционного вакуумирования стали 7
4. ДОВОДКА СТАЛИ
Доводка стали - совокупность операций технологического цикла, обеспечивающая заданную температуру и химический состав стали непосредственно перед выпуском и ее последующей разливкой.
Доводка стали в ковше, является завершающим этапом процесса плавки стали, с целью получения требуемого результата работы со сталью. Нужного результата требуется добиться в двух направлениях, это необходимая балансировка химических элементов и показатель температуры. Также немаловажным элементом, является доведение стали до однородной структуры. Для выдержки требуемых параметров, следует учесть перечень технологических процессов, с использованием современного оборудования, которое требует внимательного подход.
В истории доведение стали в ковше с целью поддержания баланса химических веществ, было открыто в 19 веке с внедрением конвертерных технологий, так как в конвертерах проводилось исключительно рафинирования при помощи окисления. На выходе получался не совсем законченный продукт, который требовал отсутствие кислорода в металле. Кислород в процессе такого рафинирования накапливался в металле и приводил к коррозии. Тогда было принято решение, что в процессе рафинирования будет использоваться раскисляющие и легирующие присадки.
При увеличенном израсходовании ферросплавов, обязательная подача присадков, должна происходить в жидком состоянии. На сегодняшний день, в связи с усовершенствованием технологии и возможность нагрева в ковше, позволяет допустить процент присадков выше 1,5 единиц от массы металла, но в случае производства высоколегированной стали, жидкое состояние для ферросплавов – обязательное.
Разогрев стали до определенной температуры, стал необходимым процессом во времена постоянной разливки металла, что пришлось на вторую половину 20 века. В начале за основу брали снижение температуры металла, на данном этапе развития отрасли, при использовании ковша применяется только технология с повышенными температурами.
Общепризнанным путем реализации вышеперечисленных операций является комплексная обработка расплава в сталеразливочном ковше с применением мощного высокотемпературного источника локального нагрева, который обеспечивает непрерывную компенсацию тепловых потерь. При этом тепловая энергия концентрируется в зоне шлака для поддержания необходимых, рафинирующих свойств и плавления высокотемпературных компонентов шлаковой смеси. С другой стороны, сочетание высокотемпературного локального нагрева с принудительным перемешиванием расплава приводит к усреднению температуры во всем объеме. Принудительное циркуляционное перемешивание расплава в ковше является обязательной технологической операцией, обеспечивающей высокую эффективность внепечной обработки в целом. В сочетании с перемешиванием становится возможным реализация эффективного дугового нагрева расплава, существенно возрастает скорость его усреднения, рафинирования различными технологическими средствами, в том числе, вакуумной обработкой.
4.1 Устройство ковш-печи
В металлургической практике установки, обеспечивающие нагрев и перемешивание стали в ковше, ее рафинирование и корректировку химического состава, получили название «агрегаты (установки) ковш-печь» (от английского ladle-furnace). Между тем, в течение последних двух десятилетий агрегаты ковш-печь непрерывно совершенствовались как в технологическом, так и в конструкционном плане. Это позволило достичь весьма высоких показателей, как в части качества стали, так и в части энерго- и ресурсосбережения. Например, средний расход электродов в процессе обработки на установке ковш-печь составляет около 10 г/кВт•час, а затраты электрической энергии – 0,3-0,6 кВт•час / т град. Более того, на практике убедительно доказана высокая конкурентоспособность агрегатов ковш-печь практически для всего диапазона вместимости сталеразливочных ковшей: от 12-15 т до 350-360 т. При этом в нормальном технологическом режиме обеспечивается нагрев стали в ковше со скоростью 4-5°С в минуту. На рисунке 4.1 представлена схема установки ковша-печи.
Отметим, что комплексная обработка стали в агрегате ковш-печь предполагает обязательное предотвращение попадания в ковш окислительного печного шлака, содержащего FeO и MnO. В современных дуговых сталеплавильных печах операция отсечки шлака выполняется непосредственно на выпуске стали и обеспечивает отсечку, по меньшей мере, 85-90% печного шлака.
Пояснение к рисунку 4.1: 1 - Сталеразливочный ковш; 2 - Трайб-аппарат; 3 - Свод агрегата ковш-печь; 4 - Графитированные электроды; 5 - Воронка подачи сыпучих, 6 - Аварийная фурма.
Рисунок 4.1 – Общая схема установки ковш-печь
В случае отсечки шлака на выпуске из плавильного агрегата в ковше наводится новый шлак (основность шлака 2,5-3,0), который удовлетворяет следующим требованиям:
обеспечение работы электрической дуги в процессе нагрева (для плавки массой 100 - 150 т величина слоя шлака должна составлять, например, 100-120 мм, что обеспечивает спокойное и устойчивое горение электрической дуги);
минимизация эрозии огнеупоров шлакового пояса ковша;
обеспечение ассимиляции неметаллических включений и десульфурации стали.
Если же толщина шлака недостаточна, то последний «раздувается» дугой. В таких условиях дуга горит менее устойчиво, что, по-видимому, связано с оголением зеркала жидкой стали и повышением концентрации паров железа в разрядном промежутке.
Современный агрегат ковш-печь имеет вполне устоявшуюся технологическую архитектуру и конструкцию основных функциональных элементов, в состав которых входят: система для нагрева металла электрическими дугами, система подачи ферросплавов и материалов для рафинирования стали в ковше, средства для перемешивания металла инертным газом, устройство для подачи порошковой проволоки, крышка, устанавливаемая на ковш перед обработкой и т.п.
Очевидно, что наибольшее влияние на рабочие параметры агрегатов ковш-печь оказывает, прежде всего, вместимость сталеразливочного ковша. Величина мощности печного трансформатора является основным энерготехнологическим параметром установки дугового нагрева и оказывает многоплановое влияние на эффективность ее работы. В частности, величина мощности печного трансформатора оказывает непосредственное влияние на скорость нагрева стали в ковше, продолжительность цикла обработки, условия работы футеровки ковша и расход огнеупоров, а также качество проведения технологического процесса. Поэтому создание оптимальных энергетических условий нагрева является необходимой и решающей предпосылкой эффективного проведения технологического процесса.
На рисунке 4.2 представлены графики изменения требуемой мощности трансформатора агрегата «ковш-печь» в зависимости от скорости нагрева и вместимости ковша.
Рисунок 4.2 – Зависимость активной мощности трансформатора агрегата ковш-печь от массы металла в ковше и скорости нагрева
4.2 Методы продувки
Для ускорения физико-химических процессов, происходящих в ходе внепечной обработки, на практике наиболее широко используется продувка жидкой ванны аргоном. Практика последних десятилетий показывает, что вопрос рационального перемешивания металла в ковше при продувке аргоном является особенно актуальным при работе установок ковш-печь. Это объясняется тем фактом, что в ковшах, применяемых на установках ковш-печь, предусматривается, как правило, один-два (иногда три) продувочных узла, расположение которых регламентируется определенными технологическими соображениями.
Во-первых, продувочные узлы необходимо располагать таким образом, чтобы вдуваемый в металл аргон не попадал в зону работы электрической дуги.
Во-вторых, один из продувочных узлов должен располагаться в зоне подачи ферросплавов, что позволяет обеспечить высокую степень их усвоения.
В-третьих, продувочный узел не может располагаться в зоне падения струи металла во время наполнения ковша.
В-четвертых, продувочный узел не может располагаться вблизи стенки ковша, поскольку в этом случае будет происходить повышенный износ огнеупоров в области распространения восходящего потока.
В-пятых, в зависимости от конкретной технологической операции, выполняемой в агрегате ковш-печь, интенсивность продувки металла аргоном должна варьироваться в значительных пределах.
В целом вопросы организации рациональных режимов продувки металла аргоном требуют определенной оптимизации процессов перемешивания с целью наиболее полного использования энергии вдуваемого газа для конкретных условий обработки.
4.3 Технология циркуляционного вакуумирования стали
Циркуляционный способ вакуумирования стали в производственных условия осуществлен в 1959 г. Фирмой «Руршталь Гереус» и получил название RH-способа.
Этот способ по конструктивной реализации и гидродинамическим условиям взаимодействия металлической и газовой фаз является более совершенным, чем порционный, поэтому в современных условиях имеет более широкое распространение.
Продолжительность процесса вакуумирования стали циркуляционным способом тоже ограничена вследствие снижения температуры обрабатываемого металла. Поэтому вакуумирование необходимо проводить в режиме, обеспечивающем наилучшую дегазацию металла за минимальное время.
При практически постоянном максимальном разрежении, создаваемом пароэжекторными насосами, важным технологическим параметром, через который можно воздействовать на интенсивность процесса вакуумирования, является расход аргона.
Общее устройство, основные элементы и принцип действия агрегата циркуляционного ваккумирования стали представлен на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3. Общее устройство, принцип действия и основные элементы агрегата циркуляционного вакуумирования стали.
Установка вакуумирования жидкой стали циркуляционного типа состоит из следующих узлов и агрегатов: вакуум-камера 1 со сменным днищем 2 с патрубками всасывающим и сливным; система подачи нейтрального транспортирующего газа (аргона) во всасывающий патрубок 3 газоохладитель 4; вакуум-провод 5 с шарнирными соединениями и вакуумным затвором 6; вакуумный пароэжекторный насосный агрегат 7; системы хранения, дозирования и загрузки ферросплавов и легирующих добавок через специальный люк 8; газокислородная фурма для разогрева огнеупорной футреровки после холодного ремонта или в межплавочный период, а также для продувки кислородом жидкого металла 9; сталевоз для транспортировки сталеразливочного ковша на установку вакуумирования 10; сталеразливочный ковш 11.
|
|
|
Скачать 200.76 Kb.