Способ внепечной обработки жидкого металла в ковше Советский патент 1988 года по МПК C21C7/10 

li

00

ч

4

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

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

Подача реагентов в камеру, особенно порошкообразных, во время опускания металла обеспечивает максималь- 5 ную степень их усвоения. В этих ус- ловниях газ, за счет которого повышается давление в камере для вытеснения металла, нагнетают в камеру.

камеры. Скорость движения кумулятивной струи (всплеска) вверх значительно превьшает 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

W 6,27d -0,25

находящийся , на поверхности металла реагент полностью покрьюается падающим на него сверху жидким металлом (всплеском) и увлекается им вглубь когда она не соединена с атмосферой, 20 металлического расплава, что способ- вследствие чего реагенты не выносят- ствует ускорению растворения реаген- ся иэ нее. Кроме того, при таком спо- та и повьшению степени его усвоения.

камеры. Скорость движения кумулятивной струи (всплеска) вверх значительно превьшает 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

W 6,27d -0,25

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при раскислении, легировании, рафинировании и других видах внепеч- ной 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

собе ввода реагентов направление их движения и газа совпадают. В результате реагенты движутся к металлу с большей скоростью, чем при подаче во встречный поток газа, что приводит к увеличению глубины проникновения в металл реагентов, плотность которых меньше гглотности металла, а это в свою очередь также повьш1ает стпень их усвоения .

Экспериментально установлено, что при опускании металла в камере на ег 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 движения 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 повьш ении скорост опускания металла в камере, высота всплеска также увеличивается. К этому же-приводит и увеличение поперечного размера полости, возрастающего с увеличением внутреннего диаметра

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 повьш1ение 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 0,6м составляет.

W 6,27-0,6-0,25 3,5 м ,

размеры образующихся всплесков и мест са выносимого ими металла недостаточны для полного покрытия материалов на поверхности металла и его аэрации, вследствие чего реагенты с плотностью меньшей плотности обрабатываемого металла не погружаются полно- . стью в него. Это вызьшает увеличение времени пребьшания 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, состав3

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 металлокон- струкций и механизмов устройства (клапанов, дозаторов и др.) для обработки металла, располагаемых над камерой и не защищенных футеровкой, что приводит к их заметаллива- нию и выходу из строя. Чтобы исключить это, всплески не должны подниматься вьше верхнего конца камеры, что достигается за счет ограничения скорости опускания металла в ней, которую определяют из эмпирического соотношения

,т / h + О

у-оТ

,54d

21

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 50-80% от разности между верхним и нижним предлагаемыми ее пределами, т.е. оптимальная скорость опускания металла составляет

W

6,27d -0,25 + fflf -(6.27а-0.25,

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 камере ниже указанных пределов не позволяет достичь такой крутизны диаметрально движущейся волны, при которой в ее подошве образуется сфериче

,

4478744

1 ски выпуклая вниз гавовая полость,

обуславливающая возникновение кумулятивного всплеска, что резко снижает эффективность способа. Увели- чение этого уровня вьшге указанных пределов ведет к существенному повышению продолжительности опускания металла в ней, т.е. к снижению про- Q изводительности процесса обработки металла в ковше. Кроме того, в этом случае увеличивается время пребьша- ния материалов в камере, что может привести к переохлаждению металла в g камере с образованием на ее стенах настьшей.

Оптимальное изменение уровня металла в камере находится в пределах 2,5-4 калибра. Обработка металла при 2Q его опускании в кагмере меньше чем. на 2,5 калибра, протекает с нестабильным образованием кумулятивных всплесков вследствие различных случайных факторов, оказывающих влия- 25 ние на форму и размеры сферической полости, из которой они возникают. В результате усвоение реагентов металлом происходит также нестабильно, что снижает эффективность предлага- 3Q емого способа, Превьш1ение указанного уровня (более чем на 4 калибра) су- . щественно не увеличивает скорость и степень усвоения реагентов металлом.

Анализ материалов, обработанных известными способами показьюает, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию существенные отличия.

Пример. В 250-тонном стале- .j .разливочном ковше обрабатывают сталь 09Г2, содержание в которой серы после полного раскисления составляет 0,034%.

Камеру внутренним диаметром 0,6 м и высотой 4 м погружают в расплав, лс находящийся в сталеразливочном ковше, на глубину 2,1 м (3,5 калибра), обеспечивая изменение уровня металла в камере в пределах 1,8м (3 калибра) за счет периодического повьште- CQ ния и уменьшения давления азота в

диапазоне 0,1-0,227 МПа. Длина участка камеры, расположенного над уровнем металла, когда он занимает в камере крайнее нижнее положение,.равна

55

4 -(2,1-1,8) 3,7 м ,

Скорость опускания металла в камере, превьш1ающая нижний предлагавмый предел на 60% от разности между верхним и нижним ее пределами для используемой камеры, составляет

/Т, 7+0,54.0,6

60 100

4,03 м/с.

Скорость подъема металла в ней равна I м/с. Во время опускания металла в камере на его поверхность подают в порошкообразном виде (фракцией меньше 1 мм) шлакообразующую смесь, состоящую из 75% извести и 25% плавикового шпата. Maccf одной порции смеси, вводимой в камеру за каждый цикл движения металла, составляет 5 кг при удельном ее расходе 2 кг/т обрабатьшаемой стали. Продолжительность обработки составляет 4,5 мин.

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

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

падения температуры металла на время обработки на . Последнее позволяет снизить температуру металла

при вьтуске 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.

Формула изобретения

Способ внепечной обработки жидко- го металла в ковше, включающий периодическое заполнение металлом погруженной в ковш камеры, вытеснение металла из нее путем изменения давления, подачу в камеру с металлом реагентов,. отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности обработки .металла путем сокращения ее продолжительности, аэрации поверхно-- сти металла и увеличения степени ус- воения реагентов, последние подают в металл при его опускании в камере со скоростью W

W7/6,27d - 0,25,,

но не превышают скорость опускания металла с всплесками, равную

|h +0, S 0,21

,54d

(М/с

35

где d - внутренний диаметр камеры,м) h - высота подъема всплеска над поверхностью металла, м.