Характеристика и назначение способов внепечной обработки стали

Раздел II ТЕХНОЛОГИЯ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Глава 1 ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ

Характеристика и назначение способов внепечной обработки стали

К внепечной обработке стали относятся технологические операции, осуществляемые вне сталеплавильного агрегата, в сталеразливочных ковшах и в изложницах.

К металлургическим операциям, которые целесообразно осуществлять в ковше, относятся: гомогенизация по температуре и составу металла; удаление газов (водорода и азота); десульфурация; удаление неметаллических включений; доведение температуры и химического состава стали перед разливкой до заданного уровня.

Для достижения указанных целей осуществляют внешнее воздействие на жидкий и кристаллизующийся металл во время разливки и затвердевания слитка и литой заготовки.

Основными направлениями активного воздействия на формирование структуры слитков и отливок являются: интенсификация тепло- и массообмена в объеме затвердевающего металла, выравнивание градиента температур и усреднение химического состава внутри слитков; интенсификация теплообмена с окружающей средой; разрушение фронта кристаллизации.

Все способы внепечной обработки стали, нашедшие применение на практике, можно условно разделить на три группы.

Первая группа — это перемешивание расплава, вторая — введение в расплав упругих колебаний, третья — воздействие на расплав концентрированными источниками энергии.

К первой группе относятся: механическое перемешивание расплава специальными мешалками, электромагнитное перемешивание (индукционное и кондукционное), продувка металла инертными газами; ко второй --низкочастотная вибрация (механические, пневматические, электромагнитные вибраторы) и ультразвуковая вибрация; к третьей — возбуждение колебаний за счет электрического разряда в жидкости (электрогидроим-пульсная обработка), воздействие на расплав взрывом.

Возможности ковшевой металлургии (внепечной обработки жидкого металла в ковше) очень широки, имеется ряд эффективных технологических процессов рафинирования стали в ковше.

В любом процессе применяют такие способы рафинирования: перемешивание, введение добавок, понижение парциального давления, нагрев. Каждый способ можно осуществлять различными путями и применять для различных целей. В то же время каждый отдельный процесс может характеризоваться определенной комбинацией способов.

С целью рафинирования стали от газов над жидким металлом создают разрежение для понижения парциального давления растворенных в металле газов. Это осуществляется с помощью вакуумирования.

Создание разрежения (вакуума) над поверхностью металла способствует интенсивному выделению из него газов в окружающую среду, в результате происходит дегазация стали. Чем больше разрежение, тем эффективнее протекает дегазация.

Для удаления из металла серы его перемешивают с жидким синтетическим шлаком или твердой шлакообразующей смесью, включая вдувание порошкообразных материалов. При этом шлак или смесь должны хорошо поглощать серу, к тому же содержать ее в начальный момент в минимальном количестве. Удаление серы из металла при обработке шлаком происходит на основе химических реакций и закона перераспределения элементов в двух несмешивающихся фазах, находящихся в неравновесном состоянии.

При обработке стали жидким синтетическим шлаком решается задача десульфурации металла, в отдельных случаях она может достигать 70 % (отн.) при конечном содержании серы в готовой стали 0,006—0,010 %.

Гомогенизация (усреднение) химического состава и температуры жидкой стали в ковше осуществляется продувкой газом или механическим перемешиванием. Для этой цели применяют аргон, азот, углекислый газ, а иногда и воздух. Механическое перемешивание производят специальными огнеупорными мешалками или индукционным способом.

Всплывающие пузырьки газов при продувке очищают сталь от неметаллических включений. Неметаллические включения удаляются непосредственно пузырьками газа в результате их оседания п закрепления на поверхности всплывающего пузырька (флотации), который их выносит из металла, или они выносятся потоками металла и ассимилируются шлаком, находящимся на поверхности обрабатываемой стали. У стали, обработанной аргоном, повышается жидкотекучесть на 15 %, что равносильно ее перегреву на 25—40°С.

Внепечная обработка в ковше является обязательной операцией, так как она позволяет значительно улучшить качество стали и готового проката.

Универсальных способов внепечпой обработки стали не существует. Выбор и применение способа внепечпой обработки зависят от конечной цели, которая определяется достижением определенного уровня качества стали и готовой металлопродукции.

При непрерывной разливке стали на МНЛЗ усреднение химического состава и доводка жидкого металла по температуре в ковше до заданного уровня способствует увеличению скорости разливки и улучшению качества литых слябов.

Наибольшее распространение подучили следующие способы внепечной обработки: вакуумирование, обработка жидким синтетическим шлаком, продувка инертным газом, продувка инертным газом одновременно с обработкой шлакообразующими смесями или порошкообразными реагентами.

Помимо перечисленных способов, в мировой практике встречается много комбинаций последовательного или одновременного воздействия на жидкий расплав стали. При этом могут сочетаться способы воздействия на расплав, находящийся в сталеплавильном агрегате, в ковше и даже на новый переплав слитков (ЭШП, ВДП). Для компенсации потери тепла металлом в процессе обработки используют дополнительный его подогрев.

содержание .. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..