Способ внепечной обработки жидкого металла в ковше

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 504 С 21 С 7/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Днепродзержинский индустриальный институт им. Арсеничева и Производственное объединение "Ждановтяжмаш"(56) Авторское свидетельство СССРУ 954439, кл. С 21 С 7/1 О, 1 982(54) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА В КОВШЕ(57) Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано при раскислении, легировании, ра,801447874 А 1 афинировании и.других видах 1 внепеч" ной обработки 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 давлений, подачу в камеру с металлом реагентов. Реагенты подают в металл при его .опускании в камере со скоростью М 7 6,27 й- -0,25 и не превышают скорость опускания металла с всплесками, равную УЬ +0,546/0,21, м/с, где й - внутренний диаметр камеры, м, Ь - высота подъема всплеска над поверхностью металла,м.Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при раскислении, легировании, рафинировании и других видах вне 5 печной обработки расплавленного металла.Цель изобретения - повышение эффективности обработки металла путем сокращения ее продолжительности, 10 аэрации поверхности металла и увефличения степени усвоения реагентов.Подача реагентов в камеру, особенно порошкообразных, во время опускания металла обеспечивает максималь ную степень их усвоения. В этих условниях газ, за счет которого повышается давление в камере для вытеснения металла, нагнетают в камеру, когда она не соединена с атмосферой, 20 вследствие чего реагенты не выносятся из нее. Кроме того, при таком способе ввода реагентов направление их движения и газа совпадают. В результате реагенты движутся к металлу с 25 большей скоростью, чем при подаче во встречный поток газа, что приводит к увеличению глубины проникновения в металл реагентов, плотность которых меньше плотности металла, а ЗО это в свою очередь также повьппает степень их усвоения .Экспериментально установлено, что при опускании металла в камере на его 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 дви жения 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 повышении скорости опускания металла в камере, высота всплеска также увеличивается. К этому же приводит и увеличение поперечного размера полости, возрастающего с увеличением внутреннего диаметра камеры. Скорость движения кумулятивной струи (всплеска) вверх значительно превьппает 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. Затемвсплеск движется вниз навстречу поднимающемуся металлу. При опускании металла в камере с предлагаемой скоростьюИ Ъ 6,27 с 1 -0,25находящийся . на поверхности металла реагент полностью покрывается падающим на него сверху жидким металлом (всплеском) и увлекается им вглубь металлического расплава, что способствует ускорению растворения реагента и повьппению степени его усвоения, 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 повышение 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 0,6 м составляет.Ъ = 6,27 0,6-0,25 = 3,5 м,размеры образующихся всплесков и мас-. са выносимого ими металла недоста" точны для полного покрытия материалов на поверхности металла и его аэрации, вследствие чего реагенты с плотностью меньшей плотности обрабатываемого металла не погружаются полностью в него, Это вызывает увеличение времени пребывания реагентов в камере, обуславливающее снижение производительности процесса обработки металла, а также ведет к уменьшению степени их усвоения.Обработка металла при его опуска.нии в камере внутренним диаметром06 м с известной скоростью, составзляющей 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 металлоконструкций и механизмов устройства(клапанов, дозаторов и др) дляобработки металла, располагаемых над камерой и не защищенных футеровкой, что приводит к их заметалливанию и выходу иэ строя. Чтобы исключить это, всплески не должны подниматься вьппе верхнего конца камеры, что достигается эа счет ограничения скорости опускания металла вней, которую определяют из эмпирического соотношения приравняв высоту подъема всплесковдлине участка камеры, расположенного над уровнем металла, когда он занимает в камере крайнее нижнее положение. Вместе с тем с увеличениемвысоты подъема всплесков возрастаетэнергия их взаимодействия с металлом и, следовательно, улучшаетсязамешивание в нем реагента. Поэтомучтобы гарантийно исключить попадание всплесков на металлоконструкциии механизмы устройства и одновременно обеспечить высокие скоростьрастворения и степень усвоения реагентов металлом, его опускают вкамере со скоростью, равной суммезначений нижнего предлагаемого предела скорости и 50-803 от разностимежду верхним и нижним предлагаемыми ее пределами, т.е, оптимальнаяскорость опускания металла составляет 1 оот = 6,27 с 1 -0,25 + ЬО 54 Й 50-8 0,21 ф Рациональная глубина и уровня металла в камере составляетзменения 2-10 ее внутренних диаметров (калибров) при погружении камеры в ковш с металлом на 2,5-10,5 калиброр,Уменьшение уровня металла в каме 1 ре ниже указанных пределов не позволяет достичь такой крутизны диамет рально движущейся волны, при каторой в ее подошве образуется сфериче 447874 5 10 15 20 т щест чия .П р и м е р. В 250-тонном сталеразливочном ковше обрабатывают сталь 09 Г 2, содержание в которой серы посл полного раскислениясоставляет 0;034Камеру внутренним диаметром О,б м и высотой 4 м погружают в расплав, находящийся в сталеразливочном ковше, на глубину 2,1 м (3,5 калибра), беспечивая изменение уровня металла в камере в пределах 1,8 м (3 калибра) за счет периодического повышения и уменьшения давления азота в диапазоне 0,1-0,227 МЛа. Длина участ ка камеры, расположенного над уровнем металла, когда он занимает в камере крайнее нижнее положение,0 рав 3,7 м,-(2,Ское, п сть опус ния металла в ка нижний предлагае вьпп 43ски выпуклая вниэ газовая полость, обуславливающая возникновение кумулятивного всплеска, что резко снижает эффективность способа. Увеличение этого уровня вьппе указанных пределов ведет к существенному повышению продолжительности опускания металла в ней, т,е, к снижению производительности процесса обработки металла в ковше. Кроме того, в этом случае увеличивается время пребывания материалов в камере, что может привести к переохлаждению металла в камере с образованием на ее стенах настылей.Оптимальное изменение уровня металла в камере находится в пределах 2,5-4 калибра. Обработка металла при его опускании в камере меньше чем . на 2,5 калибра, протекает с нестабильным образованием кумулятивных всплесков вследствие различных случайных факторов, оказывающих влияние на форму и размеры сферической полости, из которой они возникают. В результате усвоение реагентов меаллом происходит также нестабильно, что снижает эффективность предлагаемого способа. Превьппение указанного уровня (более чем на 4 калибра) су-.ственно не увеличивает скорость и епень усвоения реагентов металлом.Анализ материалов, обработанных известными способами показывает, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отли1447874 мый предел на 60% от разности междуверхним и нижним ее пределами для используемой камеры, составляет падения температуры металла на времяобработки на 5-7 С. Последнее позволяет снизить температуру металлапри выпуске 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 соответствующемснижении расходажидкого чугуна,6,27"0,6-0,25 +- 4,03 м/с, 6000 Формула изобретения6,276 - 0,25 но не превышают скорость опусканияметалла с всплесками, равную 30,м/свнутренний диаметр камеры, высота подъема всплеска над поверхностью металла, м. Составитель А. Минаевктор М. Петрова Техред И.Верес Корректор,Л. Пат Подписное ниям и открытиям ая наб д. 4/5Заказ 68 О/298 НИИПИ Государственного113035,Тираж 545митета по изобресква, Ж, Рауш КНТ СССР Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектная, 4 10Скорость подъема металла в ней равнам/с. Во время опускания металла в камере на его поверхность подают в порошкообразном виде (фракцией меньше 1 мм) шлакообразующую смесь, 15 состоящую из 75% извести и 25% плавикового шпата. Масса одной порции смеси, вводимой в камеру за каждый цикл движения металла, составляет 5 кг при удельном ее расходе 2 кг/т обрабатываемой. стали. Продолжительность обработки составляет 4,5 мин.В результате обработки содержание серы в стали снизилось до 0,010%, т.е. степень десульфурации металла 25 составляет 70%. Температура металла в ковше за время обработки уменьши.- лась на 10 С. Наряду с этим улучшились механические. характеристики металла.По сравнению с базовым объектом, в качестве которого использован прототип, предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение расхода шлакообразующей рафинирующей смеси на 20-27%, сокращение продолжительности обработки металла в сталеразливочном ковше на 3-5 мин и уменьшение Способвнепечной обработки жидкого 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 повышения эффективности обработки .металла путем сокращения ее продолжительности, аэрации поверхности металла и увеличения степени усвоения реагентов, последние подают в металл при его опускании в камере со скоростью Ю