Способ внепечного рафинирования металлического расплава

(51) 4 С 21 С 7(072 ЗСГМЮЗИ) Я1 ИСАНИЕ БРЕТ У 2-0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ С(71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институ (72) В.И. Мачикин, А,Н, Смирнов, Н.Т. Лисенко, С.П. Еронькои А.Л. Редько(56) Явойский А.В., Хисамутдинов Н.Е Массообменные процессы в реакционной зоне кислородного конвертера с пульсирующей продувкой. Известия вузов. Черная металлургия, У 5, 1982.Авторское свидетельство СССР В 773079, кл. С 21 С 1/00, 1980.(54) (57) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА,включающий продувку его газом содновременным воздействием на поднимающийся газожидкостный потоквстречной соосной струей расплава,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повыщения степени использования раинирующей способности газа,процесс взаимодействия гаэожидкостного потока со встречной струей расплава осуществляют в пульсирующемрежиме, причем начало подачи импульсов газа и пульсаций движения расплава и их периодичность совпадают, а продолжительность подачи импульса газа составляет 0,25-0,40периода пульсаций.Изобретение относится к чернойметаллургии и может быть использовано лри внепечном рафинированиирасплавленного металла,Целью изобретения является повышение степени использования рафини-.рующей способности газа.,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу включающему про"дувку расплава газом с одновременным воздействием на поднимающийсягазожидкостный поток встречной соосной струей расплава., процесс взаимодействия газожидкостного потокасо встречной струей расплава осуществляют в пульсирующем режиме,причем начало подачи импульсов газаи пульсаций движения расплава и ихпериодичность совпадают а продолжительность подачи импульса газа ранна 0,25-0,40 периода пульсаций.Сообщение расплаву одновременнос его продувкой дополнительного соосного вводу газа встречного струйного пульсирующего движения позволя25ет воздействовать на восходящую гаэовую струю встречным нисходящим потоком металла, в результате чего пузырьки рафинирующего газа дробятся и их.движение происходит по слож-. ной траектории, что увеличивает как поверхность контакта расплава с газом, так и время пребывания рафинирующего газа в расплаве, вследствие чего значительно повышается степеньиспользования газа,Для организации струйного пульсирующего движения целесообразно использование пульсационной колонны,так как при этом обеспечивается вы- ;исокая скорость движения струи распла"ва и его интенсивное перемевивание,Совпадение начала подачи импульсов газа при продувке и пульсацийдвижения расплава и их периодичностинеобходимо для того, чтобы взаимодействие вдуваемого газа с пульсирующей струей расплава происходилона глубине 0,4-0,7 глубины расплавав емкости, так как при этом всплывающие пузырьки рафинирующего газазахватываются нисходящей струей ипроталкиваются вглубь емкости, Взаимное изменение периодичности пульсаций газового потока и потока распла- Ыва, а также смещение начала подачиимпульсов газа при продувке и пульсации движения расплава снизит эдЖективпость испо. зования вдуваемого газа, вследствие того, что зона взаимодействия струй расплава и газа за счет фазовых смещений, будет непрерьяно изменгть свое положение междуповерхностью расплава и дном емкости. При этом значительная часть пузырьков газа будет всплывать на поверхность без взаимодействия со струей расплава.Продолжительность подачи импульсов газа, составляющая 0,25-0,40 перисда пульсаций газового потока, выбиралась из условия рационапьного использования рафинирующего газа, Увеличение продолжительности подачи импульсов газа выше 0,40 периода пульсаций газового потока нецелесообразно так как часть газа в заключительной стадии пульсации не будет захвачена пульсирующей струей расплава, что снизит эффективность использования рафинирующего газа. Кроме того, при этом возникнут дополнительные потери расплава., связанные с его разбрызгиванием в процессе обработки, Уменьшение продолжительности подачи импульсов газа менее 0,25 периода пульсаций газового потока нецелесообразно, так как при этом существенно снизится интенсивность перемешивания газа и расплава в емкости. При этом необоснованно возрастут потери тепла расплавом в процессе обработкиНа Фиг. 1 показано начало обрабстки на Фиг. 2 - вытеснение расплава из внутренней полости колонны и пульсация вдуваемого газа," на Фиг, 3 - стадия заполнения внутренней полости пульсадонной колонны расплава, на Фиг. 4 - завершение за" полнения внутренней полости пульсационной колонны расплавом и окончание взаимодействия пульсации газо- жидкостного потока с пульсацией расплава.Обработку расплава по предлагаемому способу проводят следующим образом. В емкость 1 с расплавом 2 погружают пульсационную колонну 3 на глубину О, 15-0,30 налива расплава в емкости соосно Фурме 4 расположенной в днище емкости и используемой для продувки расплава рафинирующим газом. В качестве рафинирующего газа применяется аргон, а для вытеснения металпа из колонны - более де1216218 Способ обра"ботки Состав неметаллических включенийКонцентрация газов Количество неМгО Сг О АТ О металлических н 3,см /100 гЯд 0 РеО включений, % 0,0065- 10,0- О, 10- 7,2- О, 91- 73, 2- 0,0061- 6,0-7,00,0081 16,6 О, 15 9,0 1, 10 79,0 00075 Продувкасталиаргоном По предлагае 4 00034- 100- 008- 60- 073- 720- 00015- 3338 0,0037 18,3 0,11 9,0 0,81 78,0 0,0020 момуспособу П р и и е ч а н и е. Содержание азота по обоим способам одикаковое и в процессеобработки практически не измечяетсяЮ 1Полученные результаты соответствуют оптимальным режимамобработки. шевый газ, Б погруженную колонну 3 подается рабочий газ, который вытесняет жидкий металл вглубь емкости с достаточно большой скоростью (до 1,5-2,0 м/с), Одновременно через фурму 4 осуществляется пульсация газового потока. Так как скорость всплывания пузырьков газа в расплаве составляет 0,6-0,7 м/с, то взаимодействие пульсирующих потоков происходит на глубине 0,5-0,7 глубины расплава в ковше. При этом всплывающие пузырьки вдуваемого газа встречаются с нисходящим потоком жидкого металла, дробятся на более мелкие и начинают двигаться вниз, а затем вверх, в результате чего длительность взаимодействия газа с расплавом увеличивается, а рафинирующая способность газа используется более полно.П р и м е р. В 250-тонном стале раэливочном ковшеобрабатывают сталь 35Предварительное раскисление проводят ферромарганцем., на нижний предел марганца с учетом остаточного, и кусковым ферросилицием, Окончательное .раскисление проводят кусковым алюминием в количестве 0,8-1, 1 кг/т, вводимым в ковш.В качестве рабочего газа для продувки стали используют чистый аргон марки А, а для вытеснения стали из пульсационной колонны - технический азот. Температура металла перед выпуском находится в пределах 1600- 1610 С, а после обработки 1580-1590 С при длительности обработки 6 мин.Для проведения анализа содержания газов и неметаллических включений в металле пробы металла отбирают дои после раскисления стали и в середина разливки.В процессе обработки относительное погружение колонны в металл составляет 0,3 (абсолютное - 1,35 м, арасход аргона и азота соответственно 200 и (300-340) нм /ч. Периодичность пульсаций газа при продувке 1 О и металла в колонне равна 3,3 с.Оценка эффективности предлагаемого способа обработки осуществленапо сопоставительным плавкам, продувку стали в которых осуществлялиаргоном с расходом 300 нм /ч втечение 15 мин, что соответствуетлучшим промышленньм показателям.Состав и количество неметаллическихвключений, а также концентрация кислорода и водорода в конечной пробе металла по изобретению и при обычной продувке аргоном представлены втабл, 1.Влияние режимов обработки по предо лагаемому способу на качество стали(Благодаря проведенной по предла- ЗО гаемому способу обработке, по сравнению с традиционной продувкой аргоном,снизилось содержание неметаллическихвключений на 48-54, кислорода - 73-77и вопорода - 45-46%, расход аргонапри этом сократился на 0,22 нм /т стали. Кроме того, на 10-15 уменьшилисьпотери тепла металлом в процессе обработки и соответственно повысиласьпроизводительность сталеплавильногоагрегата на 1-2%.Таблица 11216218 Та блица 2 Еам М Относительное Относительное Режимы обработкие 4 м увеличениеконцентрации Период пульсаций с Продолжит ельность податаллических включений по чи импульсов сравнению стабл. 1,7. прорасплаве пульса 0,35 3 0,35,5 80-8 3,3 О 100 1110-120 4 3,3 100 85 60 55 200 3,3 3 5-50 3,4-5 3,0 0 120-12 Фе ч а н и е. Содержание азота в конечных пробах для различи режимов обработки изменялось незначительно р и Смещение началпульсаций газаи расплава,йот периода 3,3 2,0 3,0 газа при продувке, доляот периода 0,10 024 газов по сравнению с табл.1,1 увеличение количества неме1216218 г Составитель В. ТрегубеТехред А,Бабинец оорре Зимокосов 1 ицик едакто Заказ 963 Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Госуд по делам и113035, Москва Подписимитета СССРткрытийая наб., д. 4/5 Тираж 552ственного кбретений иЖ, Раушс