Устройство для определения технологических параметров периода доводки в мартеновской печи

(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАИЕТ РИОДА ДОВОДКИ В МАРТЕНОВСКО содержащее прямоугольное ос с направляющей прорезью для щения каретки, о т л и ч а с я тем, что, с целью опре оптимального температурного и количества присаживаемых ПРЕДЕЛЕ ОВ ПЕПЕЧИ, ование переме- щеееления режима вердых аей ФМ 1 ЯО 1 ХИ ЮИ 1 ХШ 1 ИО йИ ЭО ЭМ й 7 д Е,1,1 Е/с/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОГНРЫТИЙ(71) Московский вечерний металлургический институт и Волгоградский металлургический завод "Красный Октябрь"(56) 1. Заявка Японии Р 53-30911,кл. 10 Н 72, 1978.2, Авторское свидетельство СССРР 32783, кл. 0 06 6 1/16, 1932..ЯОЗ.ЩИЫ. А окислителей и шлакообразуюцих материалов, на большей стороне основа" ния равномерно нанесены координаты в функции концентрации углерода (В С), а на меньшей стороне основания равномерно нанесены координаты в функции температуры (Т), направляюцая прорезь выполнена наклонной, ее ось пересекает точку 1610С координаты температуры с угловым коэффициентом 68-72 Т/ФС, каретка имеет многоугольную форму АБВГД, как это изображено на чертеже, при этом верх няя образуюцая каретки АБ расположена параллельно оси прорези и имеет длину 0,9% по координате углерода, торцовые образуюцие каретки АД и БВ параллельны меньшей стороне основания, торец АД имеет длину в 18 22 , причем точка Д совпадает с осью прорези, а торец БВ имеет длину 58-62 по координате температуры, сторона ВГ параллельна стороне АБ и составляет 0,25-0,45 длины верхи образующей, на плоскости каретки нанесены области Е, )(, 3, И, К.1065859 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем,что область Еимеет многоугольную Форму ЛМНВГО,область Ж имеет многоугольную ФормуПРСНМЛ, область 3 имеет многоуголь -ную Форму ТБСРП, область И имеетчетырехугольную форму УТОФ, областьК имеет четырехугольную форму АУФД,Изобретение относится к черной металлургии, в частности к проиэнодстну стали в мартеновских печах.Изнестно устройство для определения температурного режима периода доводки при выплавке стали в виде таблиц-графиков, в которых для каждой марки стали приводятся значения минимальных и максимальных температур жидкого металла в различные моменты периода доводки 1) .Недостатком указанного устройства является то, что таблицы объединяют сразу несколько марок стали и необходимо иметь их достаточное число, чтобы охватить любые марки стали, отличающиеся друг от друга содержанием углерода.Наиболее близким к преДлагаемому является устройство для установления технологических параметров обработки, содержащее прямоугольное основание с направляющей прорезью для перемещения каретки, по которой н свою очередь перемещаются наклонные линейки, причем линейка, сетка и каретка снабжены соответствующими шкалами )2) .Недостаток известного устройства- ограничение возможности измерения различных технологических параметровЦель изобретения - определение оптимального температурного режима и количества присаживаеьых твердых окислителей и шлакообраэукцих материалов.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения технологических параметров периода доводки в мартеновской печи, содержащем прямоугольное основание с направляющей прорезью для перемещения каретки, на большей стороне основания ранномерно нанесены координаты н функции концентрации углерода (С), а,на меньшей стороне основания равномерно нанесены координаты н Функции температуры Т), направляющая прорезь выполнена наклонной, ее ось пересекает точку 1610 О С коорди наты температуры с угловым коэффипричем длина линий составляет по координате углерода: АУ 0,22 - 0,28; УТ 0,08-0,12; ТБ 0,55-0,65ФД 0,28-0,36; ОФ 0,12-0,15;ОГВ 0,45-0,55, линии ЛМН и ПРС параллельны линии ОГВ, а точки Н и С делят торец каретки БВ на три ран -ные части циентом 68-72 Т/С, каретка имеетмногоугольную форму АБВГД, как этоизображено на чертеже, при этомверхняя образующая каретки АБ располо жена параллельно оси прорези и имеет длину 0,9 на координате углерода, торцовые образующие каретки АД. и БВ параллельны меньшей стороне основания, торец АД имеет длину н 10 18-22, причем точка Д сонпадает сосью прорези, а торец БВ имеет дли -ну 58-62 О по координате температуры,сторона ВГ параллельна стороне АБи составляет 0,25-0,45 длины верхней образующей, на плоскости кареткинанесейы области Е, Ж, 3, И, К.Область Е имеет многоугсльнуюформу ЛИНВГО, область Ж имеет многоугольную форму ПРСНМЛ, область 3 име ет многоугольную Форму ТБСРП, областьИ .имеет четырехугольную форму УТОФ,область К имеет четырехугольнуюформу АУФД, причем длина ливий составляет по координате углерода: 25 АУ 0,22-0,28 Р УТ 0,08-0,12;ТБ 0,55-0,65 р ФД 0,28-0,36;ОФ 0,12 -0,15 р ОГВ 0,45-0,55, линии,ЛИН и ПРС параллельны линии ОГВ,а точки Н и С делят торец кареткиБВ на три равные части.На чертеже схематично изображено устройство для определения технологических параметров периода доводки при выплавке стали в мартеновских печах.На прямоугольном основании 1 набольшей его стороне равномерно нане.сены координаты 2 н функции концентрации углерода (С), а на меньшейстороне равномерно нанесены коорди наты 3 н Функции температуры Т).На основании имеется напранляюцаяпрорезь 4, которая выполнена наклонной и ее ось пересекает точку1610С координаты температуры с 45 угловым коэффициентом 68-72 Т/С,По направляющей может перемещатьсяплоская каретка 5 многоугольнойформы .АБВГД (чертеж) . Каретка перемещается по прорези от руки за счет 50 скольжения по направляющей прорези5 1 О 15 55 60 65 двух болтов о и 7,имеющих с обратной стороны пружинные прижимы (не показано) . Для удобства перемещения часть 8 каретки с правой стороны отогнута на угол 90 О в сторону от основания к нам.Верхняя образующая 5 каретки АБ параллельна направляющей прорези и определяет верхний предооптимальных температур, превышающих температуру линии ликвидуса на 95 110 ОС. Нижняя образующая ДФОГВ каретка определяет нижний предел оптимальных температур, превышающих температуру линии ликвидуса на 40 90 С, Участок ДВ нижней образующей каретки ДООГВ параллелен верхней образующей каретки АБ. Левый торец каретки АД имеет длину 18-22 , при. чем точка Д совпадает с осью прорези, а правый торец БВ имеет длину 58-62 д по координате .температур.Каретка 5 разделена на пять областей Е, Ж, 3, И, К, соответствующих отдельным моментам периода доводки. Области Е Б; и 3 соответст 4 Рвуют периоду полировки илн рудного кипения. Область И соответствует периоду наводки шлака, а область К- периоду чистого кипения. В пределах этих областей проводят операции, вытекающие иэ известной технологии выплавки стали в мартеновских печах: , присадку окислителей и Флюсов и скачивание шпака в период полировки или рудного кипения области Е, Ж и 3), наводку нового шлака за счет присадок ылакообразуюцих и флюсов н период наводки шлака (обласюь И) . В период чистого кипения (область К) воздерживаются от введения каких- либо материалов в печь для предоставления металлу лучшей возможности для дегазации, нагрева и очищения от неметаллических включениЯ,При температуре металла, превышающей только на 40-50 С температуру линии ликвидуса, процесс обеэуглерожинания при всех концентрациях углерода, свойственных мартеновскому способу выплавки стали,:развИвает ся неравномерно при низких абсолютных значениях скорости окисления углерода. Низкие значения скорости окисления углерода не приводят к дегаэации ванны от водорода, а имеет место непрерывное повышение содержания водорода .в стали . При введении в ванну твердых окислителей или шлакообраэующих (руда, боксит, известь) при перегревах металла 40 50 О С и менее происходит .резкое торможение процесса обезуглероживания иэ-за охлаждения ванны. При этом . кипение металла сильно замедляется, что еще более затрудняет дегазацию металла и удаление иэ него неметаллических включений. Только при последующем нагреве металла до температур, превышающих температуру линии ликвндуса на 40-50 С, носстанавлиРнается интенсивное кипение металла. Поэтому при перегреве металла над ли нией ликвидуса на 40-50 С производить какие-либо присадки тнердых окислителей или шлакообраэующих н ванну не рекомендуется.Нижняя образующая каретки, определяющая нижний предел оптимальныхтемператур металла в период доводки,превышающих температуру линии ликвкдуса на 40-90 С, представленадвумя отрезками ГВ и ДГ, Приближение нижней образующей каретки помере окисления углерода к нерхнейсвязано с необходимостью повышения. перегрева металла н период доводкис таким расчетом чтобы перед предварительным раскислением температура металла н печи превышала температуру линии ликвидуса на 90-,110 С. В.целом же в период доводки нижнийпредел оптимальных перегревов ранен 40-90 С.Верхняя образующая каретки АБопределяет верхний предел оптимальных температур, превышающих темпера- ЗО туру линии ликвидуса на 95-110 С.Исследования показывают, что приповышении перегрева металла свыше95-110 С критические концентрацииуглерода, при которых происходитсмена лимитирующего звена процессаобеэуглероживания с ннешнедиффуэионного кислородного на внутридиффузионное углеродное, смещаются в сторону более высоких концентраций углерода. Это н конечном счете приво дит к снижению скорости окисленияуглерода, особенно при выплавке стали с пониженным содержанием углерода. Кроме того, при высоких перегревах заметно увеличивается раствори мость газов в жидком металле.Превышение температуры металлав период доводки верхних пределовоптимальных температур привэдит кзаметному возрастанию брака стали в 50 прокатных цехах. Температура ливии ликвидуса зависит от концентрации элементов, растворенных в стали. При этом наибольшее влияние на температуру линии ликвидуса оказывает. углерод, Другие элементы, такие как сера, фосФор, водород, азот, кислород при их невысоких содержаниях незначительно понижают температуру плавления железа. Также незначительное влияние на температуру плавления ока. эывают при их невысоких концентрациях марганец, никель и хром.Выбор углового коэффициента направляющей прорези - 68-72 О С/3 спредлагаемого устройства обоснованнаклоном линии ликвидуса. При такомразмещении прорези параллельно линии ликвидуса перемещение кареткиоставляет неизменными рекомендованные значения нижнего и верхнегопределов оптимальных температурпри выплавке марок стали с различным содержанием углерода.,Цпина каретки выбирается такой,что ее проекция на горизонтальнуюшкалу концентраций углерода равнанаибольшему допустимому запасу уг-.лерода на кипение (превышение концентрации углерода в металле порасплавлении над содержанием углеро 15да перед предварительным раскислением , т,е. верхняя образующая каретки имеет длину 0,9 по координате углерода,Торцовые образующие каретки АД 3)и БВ параллельны координате температуры (вертикальны), Точки А и Дустанавливают соответственно верхнееи нижнее значения оптимальных температур металла перед предварительным раскислением, которые превышаюттемпературу линни ликвидуса на 90110С. Длина левого торца АД в18-22 С по координате температурывыбрана с учетом необходимости стан- ЗОдартизировать температуру металлаПеред предварительным раскислениемна различных плавках однои маркистали. Прн длине левого торца каретки более 22 о будет слишком велик размах колебаний температуры металлаперед предварительным раскислением,что ухудшит качество металла, Придлине торца каретки АД менее 18 обудет слишком затруднительно попадание в узкие температурные интервалы. 40Длина торца в 18-22 наиболее полноосоответствует условиям стандартизации температур металла перед предварительным раскиспением для получения металла высокого качества и 45условиям попадания в эти пределы.Длина правого торца БВ каретки равна 58-62 . Правый торец кареткиосост вет ст вует концентрациям углерода и температурам металла после50 расплавления, В этом случае точки Б и В определяют верхний и нижний пределы оптимальных температур, превышающих температуру линии ликвидуса на 90-110 и 40-50 О С соответ ственно. По расплавлении нет необходимости так строго стандартизировать температуру металла, как перед предварительным раскислением. Поэтому и длина торца БВ больше, чем дли на торца АД. При длине торца больше чем 62 , каретка выйдет за пределыорекомендуемых оптимальных температур мсталда. При длине менее 58 слишоком сузятся пределы температур металла по расплавлении, что будет трудно выполнить практически.Точки Н и С делят торец БВ на три равные части, протяженность участков БС, СН и НВ равна 19-21 . Линии ПРС и ЛМН параллельны нижней образующей ДОГВ и делят правую часть каретки на три области Е, Ж и 3 соответствующие периоду полировки рудного кипения). Разделение правой части каретки на три области Е, Ж и 3 позволяет определять возможный размер единовременно вводимых в печь порций железной руды и боксита, Размеры опустимых присадок железной руды и боксита и охлаждающего воздействия присадок определены на опытных плавках при непрерывном измерении температуры. Введение в печь порции железной руды размером 0,8-1 и порции боксита размером 0,3 от массы металла охлаждает сталь на 10-20 С, при введении порции железной руды массой 1,5 и боксита массой 0,5 на 25-30 С, при введении порции железной руды массой 2% и боксита 0,5% - на 35-45 С.Таким образом; протяженность областей Е, Ж и 3 по вертикали температуре ) определена такой, чтобы после введения присадок и последующего за ней охлаждения температура металла не снизилась ниже нижнего предела оптимальных температур. Деление пра. вой части каретки только на две области снизит точность определения размера присадок, Деление правой части каретки на четыре области нецелесообразно, так как при этом неудобно пользоваться устройством, поскольку размер присадок твердых окислителей нужно выражать числами, не имеющими кратного пяти окончания.Длина линии ГВ равна 0,25-0,45 от длины верхней образующей, т .е . по координате углерода ее длина составит 0,22-0,4. Длина этой линии определена с учетом устанавливаемого "Типовой технологической инструкцией по выплавке стали в мартеновских печах скрап-процессом" соцержания углерода в металле по расплавле нии, которое должно превышать содержание углерода перед предварительным раскислением на 0,5-0,9 (запас углерода на кипение). При равенстве длины линии ГВ 0,45 от длины верхней образующей каретки точка Г соответствует минимально до. пустимому запасу углерода на кипение. Если длиналинии ГВ будет больше, чем 0,45 от длины верхней образующей, то точка Г сместится влево, что эквивалентно снижению запаса углерода в металле по расплавл,нии Длина линии ГВ не должна быть меньше 0,25 от длины верхнеь сбра 106585950 зуюцей. При этом точка Г будет отстоять от точки В по координате углерода менее чем на 0,22, а запас углерода на кипение будет,более 0,68. В этом случае произойдет слишком раннее начало повышения5 значений нижней оптимальной температуры металла, снизится возможный размер присадок твердых окислителей и уменьшится интенсивность кипения, что приведет к удлинению плавки . 10Область И отвечает концентрациям углерода и температурам периода наводки шпака. Этот период начинается после скачивания шлака и заключается в введении в печь извести, 15 боксита и плавикового шпата. Присадки железной руды в этот период не рекомендуются. Область И ограничена линиями УТОФ и образует неправильный четырехугольник. Длина линии УТ рав О на 0,08-0,12 по координате углерода, а линии ФО - 0,12-0,15%. Неравенство длин линий УТ и ФО отражает тот факт, что при большей температуре металла (верхняя образующая каретки) требуется меньшее время и меньшее количество окислившегося углерода для того, чтобы произвести присадку шлакообразующих и произошло их растворение, что при низкой температуре, соответствующей нижнему значению оптимальных температур.При длине линии УТ меньше 0,08 по координате углерода при температурах металла, соответствующих верхнему значению оптимальных температур, и длине линии ФО меньше 0,12 при тем. пературах металла, соответствукзаих нижнему значению оптимальных температур, -запаса углерода на окисление будет недостаточно для успешной и 40 нормальной, наводки шлака. При длине линии УТ более 0,12, а линии ФО более 0,15 по координате углерода при соответствующих температурных условиях будет затрачено избыточно 45 большое количество углерода на окисление в период наводки шлака, что удлиняет плавку.Область К отвечает концентрациям углерода и температурам периода чистого кипения. В этот период при садки железной руды и извести не рекомендуются. Область К также образует неправильный четырехугольник. Слева он ограничен вертикальным тор цом АД. Длина линии АУ равна 0,22 0,28, а линия Дф 0,28-0,35 по координате углерода, Неравенство линий АУ н Дф отражает тот факт, что при больших температурах металла, соот- щ ветствующих верхнему значению оптимальных температур, требуется меньшее количество окислившегося углеро" да для успешного и нормального проведения периода чистого кипения, чем 65 при низких температурах, соответствующих нижнему значению оптимальных температур. При длине линии АУ менее 0,22, а линии Дф менее 0,28 по координате углерода (при соответствующих температурных условиях) запаса углерода на окисление будет недостаточно для выполнения всех задач периода чистого кипения - дегазации металла, удаления из него неметаллических включений, выравнивания состава и температуры металла по объему, доведения состава и температуры металла до заданных. При длине линии АУ более 0,28, а линии Дф более 0,35 по координате углерода будет затрачено избыточное количество углерода на окисление, а продолжительность плавф ки возрастет .Устройство работает следукщим образом.Примем, что в мартеновской печи выплавляют сталь 40, необходимо определить технологические параметры периода доводки при выплавке этой стали. Для определения технологических параметров периода доводки левы торец каретки АД перемещением последней вдоль направлякщей прорези 4 устанавливают на необходимую концентрацию углерода в металле перед предварительным раскислением. Для выплавляемой марки стали 40 это 0,35 (чертеж) . При этом правый торец каретки БВ показывает наибольшую концентрацию углерода в металле после расплавления (в данном примере 1,25) . Верхняя образующая каретки определяет верхний предел, а нижняя образующая - нижний предел рекомендуемой оптимальной температуры металла в период доводки.Допустим, что содержание углерода в металле по расплавлении равно 1,17. Проводимиз этой точки вертикаль до пересечения с кареткой. Тогда пересечение вертикали с нижней образующей каретки (точка 9) определит наименьшую допустимую температуру металла в начале полировки в данном случае 1485 СПри этой и более низкой фактической температуре металла вводить в печь твердые окислители или шлакообразующие не рекомендуется. При фактической температуре металла, измеренной термопарой погружения Р например 1500 О С (. точка 10, лежащая в области Е в рассматриваемом примере), в печь можно мямлить не более 0,8-1,0 железной руды от массы металлошйхты. НаиболЬ-. шая температура металла при данной концентрации углерода не должна превышать 1550 о С точка 11, пересечение вертикали с верхней образующей).В период доводки происходит окисление углерода. Пусть в какой-то10 1065859 Составитель А.АбросимовРедактор С.Квятковская Техред А.Ач Корректор А.Тяско Заказ 11047/50 Тираж 706 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Х, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 момент времени текущая концентрацияуглерода станет равной 0,7. Этосоответствует области И (периоду на-.водки шлака), Тогда наименьшая температура металла должна быть равной1535 ф С, а наибольшая 1580С. 5 Точка А определяет наибольшую, а точка Д - наименьшую допустимые температуры металла перед предварительным раскислением. Эти же темпе О ратуры примерно соответствуют температурам металла перед выпуском из печи. В рассматриваемом случае это 1605 и 1585 о С Технико-экономическая эффективность устройства для определения технологических параметров доводки в мартеновской печи заключается в снижении на 15-20 брака стали в прокатных цехах по дефектам металлургического происхождения, в сокра. шенин длительности периода доводки и плавки, в снижении расхода топлива, Ферросплавов, в повышении стой кости изложниц и ковша, в упрощении : . возможности использования устрой. ства на печах любого садка при 1выплавке стали для разливки в ем кость,