Перед производителями стали встают вопросы, связанные с требованиями рынка металлопродукции, позволяющие: производить сталь широкого сортамента; оперативно реагировать на изменение спроса на металлопродукцию; снижать энергоемкость продукции; повышать качество продукции соответственно конкурентоспособности. Все эти требования вызвали необходимость внедрения (в сталеплавильных цехах) установок внепечной обработки стали.
В процессе обработки на агрегате ковш-печь, производят продувку металла аргоном через пористую пробку(-ки) в днище ковша. При этом, основными факторами определяющими эффективность десульфурации стали в ковше с основной футеровкой являются: состав и количество рафинировочного шлака; степень раскислености металла; расход вдуваемого аргона, способствующему экстракционному рафинированию. При этом, оптимизация указанных технологических факторов способствует повышению эффективности процесса десульфурации.
Однако решение многих задач технологии внепечной обработки стали требует достаточно полного представления о механизмах формирования структур:
-газовой фазы в восходящем газожидкостном потоке («султане») над газоподводящим соплом;
-распределение направления потоков жидкости и величины их скоростей;
-области «открытого глаза»;
-поведение границы раздела фаз шлак-металл в воде перемешивания.
Реакции на поверхности шлак-металл играют решающую роль в современных ковшевых процессах. В результате перемешивания обеспечивается достаточно высокая скорость тепло – и массообмена в сталеразливочном ковше. Скорость этих реакций определяет продолжительность технологической операции.
Сейчас технологии производства новых марок сталей требуют снижения содержания серы до уровня менее 0,0025%, что потребует более глубокого понимания процессов происходящих на границы раздела фаз, с целью оптимизации.
Исследование проведенное нами в этом направлении состоит из нескольких шагов, приведенных ниже.
Наблюдения на водной модели. В ходе наблюдений по перемешиванию поверхности раздела фаз вода-масло наблюдалось, что при расходах газа 0,4-0,8 л/мин, от области газовосходящей струи по направлению к стенкам модели вблизи границы раздела вода-масло образуются горизонтальные потоки,которые способствуют проникновению воды в слой масла и наоборот. Такой характер указывает на механизм перехода путём «силой сдвига».
Методика промышленного отбора. На этом этапе была разработана методика отбора пробы с границы раздела фаз из промышленного ковша, в процессе продувки, с помощью пробоотборника специальной конструкции. Промышленный отбор проб. Пробы отбирались из 300-т ковша на ОАО «АМК» из различных зон шлакового пояса.
Промышленный отбор проб. Пробы отбирались из 300-т ковша на ОАО «АМК» из различных зон шлакового пояса.
Анализ результатов. Анализ показал, что в шлаковой части пробы металлические капли имеют два вида форм: круглой и плоской неправильной. Круглые капли имеют размер диаметром 50-270 мкм (рис.1а), кроме того заметна тенденция уменьшения их количества и укрупнения капель при приближении к границе раздела фаз шлак-металл. Плоские капли имеют неправильную форму и широкий диапазон размеров от 150-200 мкм до 6мм (рис.1б).
Для подтверждения процесса диспергирования шлака в металл из стальной части пробы изготавливали шлифы (рис.1в) и металлографическим методами определи количество и размер шлаковых включений (рис.1г), который составил 50-60 мкм в диаметре.
По результатам эксперимента была выполнена оценка количества шлака и металла принимающего участие в диспергировании. Так, масса металла, попадающая в сталь за 60 минут обработки, ориентировочно составляет 80 кг, а масса металла проходящего через слой шлака 23т.
Оценка вклада процесса эмульгирования в конечный результат десульфурации показала, что суммарное количество удаленной из стали серы составит 17% от общего количества, удаленной из металла в шлак серы, за период внепечной обработки.
Email: Proskurenko2008@yandex.ru