Способ обескремнивания жидкого чугуна

(56) Авторское свиМ. 1684344, кл. С 2 М. 2итехничесВ.И. ШевВ.Л жу кии институтенко, Н,М.Блак, Б.Ф.Белов и детельство ССС1 С 1/04, 1989,ИЯ Ж)ЛД(54) СПО КОГО ЧУ (57) Сущ дувки фоповерхн располо дувочно СОБ ОБГУНАность изобретения: зармируется постояннаяость контакта кислородженная на глубине погрфурмы, которая являе Е,СКРЕМНИВ время пропо площади а с чугуном, ужения прося дополнитносится к черной метал к способам обработки ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение олургии, конкретнеежидкого чугуна,Известный способ обескремнивания жидкого чугуна, включает заливку в ковш жидкого металла, погружение фурмы с колоколом, подачу кислорода под колокол с формированием поверхности контакта кислород - чугун равной 3 - 250 от площади чугуна в установленном сечении ковша,Данный способ обработки чугуна обеспечивает высокую степень использования тепла от окисления кремния и высокую степень использования вдуваемого кислорода, сохранив при этом высокую стойкость футеровки ковша,Однако, недостатком данного способа является большая длительность обработки чугуна, вызванная тем, что реализация спо 2тельной (к суммарной поверхности всплывающих газовых пузырей) г 1 оверхностью взаимодействия кислорода с элементами чугуна; дополнительная пбверхность контакта формируется путем вдувания кислорода в изолированный от чугуна объем, полученный в результате скопления кислорода под ограничителем всплывания газовых пузырей; кислород из изолированного объема истекает в двух режимах; 70-90% от общего расхода - в пузырьковом режиме, а 30-10 % - в режиме вытеснения из изолированного обьема, Способ эффективно реализуется при формировании дополнительной поверхности контакта кислорода с чугуном площадью 3 - 25% от площади чугуна в заданном сечении ковша. 1 табл 1 ил. саба, обеспечивающая достижение цели возможно при малой интенсивности продувки. Обработка чугуна при высокой интенсивности продувки (250 и более м /ч) по3данному способу нецелесообразна ввиду перехода режима истечения кислорода иэ изолированного от чугуна объема из режима "Ь вытеснения с образованием газовых пузырей малого диаметра в режим струйного вытеснения по периметру ограничителя с а образованием газовых пузырей большого диаметра.Режим струйного вытеснения кислорода в жидкий чугун ввиду образования газовых пузырей большого диаметра и всплывании их вблизи друг друга приводит к увеличению скорости всплывания газовых пузырей и уменьшению времени контакта кислорода с чугуном, что снижает степень3 1788024 регатам,: ".:.:.:,.:;,ы,10 15 20 25 40 всплывания и, следовательно, приводит к. 45увеличению времени контакта кислорода счугуном. 50 использования вдуваемого кислорода и выделяющегося тепла, и увеличивает вынос окислов железа в виде бурого дыма, и тем самым повышает пылевыделения.Кроме того, большая длительность обработки приводит к технологическим задержкам чугуновозных ковшей на установке обработки чугуна,и Федовательно, к задержкам йодачи чугуна к сталеплавильным агЦелью изобретения является сокращение длительности обработки чугуна за счет,повышения интенсивностй продувки, снижение пылевыделений при сохранении высокой степени использования вдуваемого кислорода и тепла.Поставленная цель достигается тем, что в способе обескремнивания жидкого чугуна, вклюцакщего заливку чугуна в ковш, погружение в ковш фурмы с колоколом, подачу кйслорода под колокол с формированием поверхности контакта кислород-чугун, рав- ной 3 - 25% от площади чугуна в установленном сечении ковша, кислород в количестве 70-900 от общего расхода подают в пузырьковом режиме вверх равномерно по всей поверхности газопроницаемого колокола.Сущность йзобретения заклюцается в том, что вдуваемый в жидкий чугун кислород, формируя дополнительную поверхность контакта, истекает из изолированного от чугуна обьема одновременно в двух режимах у кромок ограничителя - в режиме вытеснения, а над остальной площадью ограничителя - в пузырьковом режиме. Истечение из изолированного от чугуна объема основной части (70-90 О,) вдуваемого кисло рода в жидкий чугун приводит к увеличению суммарной площади контакта кислорода с жидким чугуном за счет образования газовых пузырей малого дйаметра. Кроме того,образование газовых пузырей малого диаметра приводит-к уменьшению скорости их Истечение йз изолированного от чугунаобъема части вдуваемого кислорода (3010;) в режиме вытеснения приводит к образованию газовых пузырей, которые всплывая захватывают микрообъемы жидкого металла й образуют восходящие циркуляционные потоки, приводящие к локальному повышению уровня металла на поверхности чугуна в виде кольцеобразного буруна с диаметром, близким диаметру ограничителя, и меняющие направление на противоположное по обе стороны восходя 30 35 щих потоков(у стенок и в центральной части ковша),Газовые пузыри, всплывающие в центральной части ковша в пузырьковом режиме и имеющие меньший диаметр, чем пузыри образованные при истечении в режиме вытеснения, попадают в противоток нисходящих потоков и поэтому скорость их всплывания в чугуне уменьшается, и следовательно время контакта кислоро а с цу, ном увеличивается, что приводит к полному растворению кислорода пузырей малого диаметра на окисление элементов чугуна, атакже снижению выноса окислов железа ватмосферу. Истечение кислорода из изолированного объема происходит одновременно в двух режимах: пузырьковый режим с образованием пузырей, малого диаметра и режим вытеснения с образованием пузырей большего диаметра чем в пузырьковом режиме,но меньшего чем в струйном.Основная часть вдуваемого кислорода,за счет меньшего противодавления металла сверху ограничителя, истекает в пузырьковом режиме, а избыточный кислород - в режиме вытеснения.Повышение интенсивности вдувания кислорода в изолированный от чугуна обьем приводит в первую очередь к повышению интенсивности истечения кислорода из изолированного объема в пузырьковом режиме до определенной критической величины, характеризующейся пропускной способностью каналов ограничителя и противодавлением металла, после которой происходит повышение давления кислорода в изолированном объеме и перераспределение вдуваемого кислорода по режимам истечения. Предлагаемый способ обескремнивайия жидкого чугуна, за счет подачи 70 - 90 О кислорода, вдуваемого в изолированный от чугуна объем в жидкий чугун в пузырьковом режиме с равномерным распределением по поверхности, ограничивающей изолированный объем, позволяет повысить интенсивность продувки, тем самым, сократить длительность обработки чугуна, снизить пылевыделения сохранив при этом высокую степень использования вдуваемого кислорода и тепла.При истечении кислорода иэ изолированного объема в жидкий чугун более 90 ОО от общего расхода в пузырьковом режиме и менее 10 О 4 в режиме вытеснения, в результате малого расхода кислорода на образование циркуляционных потоков, основная часть всплывающих пузырей кислорода имеет недостаточное время контакта, что5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 бине 2,5 м приводит к неполному взаимодействию кислорода пузыря и уменьшает степень использования кислорода и выделяющегося тепла, и следовательно, для достижения цели требует увеличения длительности обработки, Кроме того, неполное взаимодействие кислорода пузыря приводит к повышению пылевыделений.При истечении кислорода из изолированного объема в жидкий чугун менее 70% от общего объема в пузырьковом режиме и более 30% в режиме вытеснения, в результате большого расхода кислорода на образование циркуляционных потоков, скорость всплывания кислорода в пузырьковом режиме уменьшается. Однако, кислород, истекающий в режиме вытеснения, имеет меньшую степень усвоения и меньшую степень обескремнивания, что для достижения цели требует увеличения длительности обработки. Кроме того, образование газовых пузырей большого диаметра приводит к повышению пылевыделений ввиду недостаточного времени контакта на растворение пузырей кислорода,На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа,На схеме 1 - ковш, 2 - жидкий чугун, 3 - фурма; 4 - ограничитель, 5 - изолированный объем кислорода, 6 - дополнительная поверхность контакта кислорода с чугуном, 7 - область всплывания газовых пузырей в пузырьковом режиме в противотоке с нисходящими потоками жидкого чугуна, 8 -проходимые каналы в ограничителе Пример конкретного выполнения, Заливочный ковш емкостью 100 тонн,заполненный чугуном, подают на установкупродувки чугуна кислородом, оборудованную погружной фурмой у сопла которой расположен ограничитель всплывания газовых пузырей, служащий для образования изолированного объема кислорода в чугуне, формирования дополнительной поверхности контакта кислорода с чугуном и распределении кислорода по режимам вдувания на пузырьковый режим и режим вытеснения.В качестве ограничителей использовали конусы, выполненные из корундографита, пяти вариантов высотой 0,4 м и диаметром расширенной нижней части равным 0,28; 0,35; 0,78; 1,0 и 1,25 м, что соответствует 2, 3, 15, 25 и 28 процентам от 3,14 м площади чугуна в сечении ковша на глуДля регулирования вдуваемого кислорода по режимам истечения использовали 5 вариантов ограничителей, имеющих следующее количество отверстий 256, 242, 215, 188 и 175. Что соответствует 95, 90, 80, 70 и 65 О от общего расхода кислорода, истекаощего в пузырьковом режиме. Количествоотверстий для каждого варианта определяли расчетным путем.Погружная фурма выполнена в виде трубы футерованной шамотными катушками.Погружение фурмы в чугун начинаютпри подаче кислорода 120 м /ч и с увеличением глубины погружения фурмы до 2,5 мрасход кислорода увеличивают до 400 мэ/ч.После вдувания 180 мз кислорода (27мин) фурму поднимают иэ ковша с одновременным снижением расхода кислорода до120 м /ч, извлека 1 от из чугуна и закрываютподачу кислорода.Эффективность предлагаемого способаобескремнивания жидкого чугуна оценивали по длительности обработки (вдуваниякислорода) и по интенсивности продувки чугуна кислородом.Снижение пылевыделения оценивалипо содержанию плавильной пыли в отходящих газах.Степень использования тепла от окисления кремния оценивали по повышениютемпературы чугуна в пересчете на 1 м вдуваемого кислорода. Замер температурыпроизводили до и после обескремниваниячугуна, погружая термспару на глубину 0,7 -1,0 м.Степень использования вдуваемогокислорода оценивали расчетным путем позатратам кислорода на окисление углерода,кремния и марганца. Количество окисленных элементов в процессе обескремнивания чугуна определяли пс разности,содержания последних в пробах чугуна, отобранных до и после обработки,Наилучшие показатели по сокращениюдлительности обработки чугуна за счет повышения интенсивности продувки и сниженния пылевыделений при сохранениивысокой степени использования вдуваемого кислорода и тепла при соблюдении заявляемых признаков соответствуютвариантам 2 - 4, При отклонении заявляемыхпараметров результаты пс цели предлагаемого способа снижаются (варианты 1 и 5).Как видно из таблицы предложенныйспособ обескремнивания жидкбго чугунапозволяет сократить длительность обработки чугуна эа счет повышения интенсивностипродувки с 150 м /ч (прототип) до 400 и /ч,что при одинаковом количестве введенногов чугун кислорода соответствует 72 минутамобработки (прототип) и 27 минутам (предложенный способ). Кроме того, предложенныйспособ по сравнению с основным изобретением позволяет снизить содержание плавильной пыли в отходящих газах с 18 г/м1788024 Фоба Показатель для спос Характеристики Предлагаемыи ам егее,4187 0,63 0,8 у 0,6010,8 у 18,51 8,78 11 24,19 24,5 0 1280 1281 9 128 1260 127 80 180 180 8 40 0 400 400 27 5 0,2 0,13 0 0,2 0,24 1, 0,225 91,3 73,6 88,3 9,2 2,9 зз 7до 4-7 г/м, причем степень использованиязвдуваемого кислорода и выделяющегося тепла остается высокой, превышак 1 щей показатели прототипа, Формула изобретенияСпособ обескремнивания жидкого чугуна, включающий заливку чугуна в ковш; погружение в ковш фурмы с колоколом; подачу кислорода под колокол с формированием поверхности контакта кислород-чугун, равВес жидкого чугуна, м 1 ОХимический состав чугуна дообескремнивания, Ф: температура чугуна до обескремниванияС. 1237 Площадь дополнительно форми- . руемой поверхности взаимодействия кислорода с чугуном, Ф 1Расход истекающего кисло-рода, Ф об общего объема;пузырьковый режим. оражим вытеснения .100Количество отверстий диаметтром 1 мм в ограничителе, ют 0Химический состав чугунапосле обескремнивания, Ф;С,40 5 Степень обескремниваниячугуна, 2 , 22,30температура чугуна послеобескремнивания, С .1271Количество введенного в чугун кислорода, мз 180Интенсивность продувкичугуна кислородом, мз/ч 150Длительность вдувания кислородамин, 72Содержание плавильной пылив отходящих газах, гlмз18Повыаение тейпературы чугу. на в йересчете на 1 м вдуваемого кислорода,С О,9,Степень использоеанйя кислорода Ф88,4Стойкость футеровки ноева,наливов за всю кампанию 340ее ем а е Фной 3 - 25% от площади чугуна в установленном сечении ковша, о тл ич:а ю щи й с я тем, что, с целью сокращения длительности обработки за счет повышения интенсивно сти продувки, снижения пылевыделенийпри сохранении высокой степени использования кислорода и тепла, кислород в коли: честве 70-90 от общего подают впузырьковом режиме вверх равномерно по 10 всей поверхности газопроницаемого колокола.Ф1788024 оставитель А.Бабаниехред М. Морге нтал ектор Н,Ревская едакто оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарин аказ 49 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5