Возврат на главную страницу

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

  Актуальность темы:
       Мировая тенденция в сталеплавильном производстве – получение высококачественного металла для всех марок сталей . Качество металла определяется не только составом регламентируемых компонентов ( C, Si, Mn, S, P ), но и такими вредными примесями как неметаллические включения ( Al2O3, SiO2 и др. ) и растворённые газы ( H, N, O ).

      

  Цель и задачи исследования:

Целью работы являлось снижение содержания водорода в металле за счёт продувки  кислородом  на 2 – 4 см³ / 100г  с последующей его дегазацией в ковше в условиях ОАО " ММК ". Такое снижение содержания  водорода можно достичь при интенсивности продувки  4500 – 5000 м³ / ч. Повышение интенсивности продувки ведёт к дальнейшей дегазации металла, однако при этом значительно возрастает расход кислорода.

        Суть работы:
На  передовых  металлургических  заводах  Украины  широко применяются    внепечные   методы   обработки   жидкого   металла ,   с   целью получения стали высокого  качества с  низким содержанием неметаллических    включений    и   растворённых    газов.   К   числу   таких предприятий   можно   отнести   МК " Азовсталь " ,  ОАО " ДМЗ " и ряд других.   Кроме    этого   на   многих   металлургических   заводах   получили распространение  установки  " печь-ковш " , электромагнитное перемешивание металла и воздействие на него электрического поля. Однако, использование внепечных методов обработки металла требует значительных первоначальных затрат на проектирование и монтаж основного и вспомогательного оборудования.    Кроме     того ,    в  процессе   рафинирования   жидкой    стали необходимо использование электроэнергии и дорогостоящих инертных газов, в основном аргона, что в условиях сложного финансово – экономического положения ОАО " ММК " представляет значительные трудности.

Поэтому  снижение энергозатрат при внепечном рафинировании стали  на  ОАО  " ММК "  может быть достигнуто за счёт удаления водорода из  сталеплавильной   ванны  основного  технологического  агрегата.  Наиболее эффективно можно осуществлять удаление водорода из ванны мартеновских печей, работающих с продувкой жидкого металла кислородом через сводовые фурмы.

В сталеплавильную ванну водород поступает из трёх основных источников:

-    металлической и неметаллической части шихты,

-    атмосферы печи,

-    раскислителей и легирующих добавок.

В    металлургической     части    шихты       водород    присутствует   в  элементарной  форме  ( растворённый газ,  или  газ  в  раковинах  и  пузырях чугунных   чушек   )    так   и    в       химически      связанном   виде ( например,  в  виде ржавчины ). В отдельных случаях необходимо считаться с тем, что куски     шихты   окрашены ,  политы  мазутом  или  смолой.  В  жидком чугуне содержание водорода зависит от парциального давления в горне доменной печи, которое определяется влажностью дутья и количеством подаваемого в печь мазута или природного газа и составляет 3-7 см³ / 100г металла.

Значительное   количество  влаги  может  быть  внесено  в  ванну печи  известью, бокситом и железной  рудой. Влияние  влаги  извести особенно проявляется, когда она загружается на поверхность жидкого шлака и металла.

 Наиболее интенсивное поступление водорода в металл осуществляется из атмосферы печи, за счёт образования водяных паров при сжигании топлива.

При этом водяные пары растворяясь в шлаке, передают свой водород металлу. Кроме того, металл непосредственно взаимодействует с атмосферой печи при его обнажении во время кипения или посредством мельчайших металлических капель, выбрасываемых из ванны в процессе её интенсивного обезуглероживания.

Водород попадает в металл также при его легировании и раскислении . Это объясняется тем, что используемые ферросплавы зачастую содержат значительное количество газов. Так, в 75 % - ном  ферросилиции содержание водорода колеблется от 8 до 15 см³ / 100г , а в доменном ферромарганце ( 75 – 80 ) оно составляет 20 – 40 см³ / 100г .

Было бы неверно характеризовать плавку как процесс, приводящий к газонасыщенности стали. Наряду с процессами обогащения стали газами во время плавки с той или иной интенсивностью развивается её дегазация, которая происходит благодаря образованию и выделению пузырей окиси углерода, в которые переходит растворённый в металле водород. Скорость этого процесса описывается уравнением:

d [H] / dτ = k · υ_c · [H],                                    ( 1)

где υ_c  -  скорость обезуглероживания ванны,

       k –   константа, зависящая от скорости массопередачи в объёме металла,   

               т.е.  от радиуса пузырьков, глубины ванны и др.,

       [H] – среднее содержание водорода в металле.

Из  уравнения  ( 1 )  видно ,  что  скорость  удаления  водорода          из   металла      определяется    скоростью    обезуглероживания ,  а   последняя в свою очередь зависит от интенсивности продувки ванны кислородом.

Принимая  на  основании литературных  данных  содержание водорода  в  металле  по  расплавлении   8 см³ / 100г  была  определена интенсивность   продувки  ванны  кислородом  в  период  доводки  в   интервале  скоростей  окисления  углерода  0,1 – 0,5 % / ч.  При  этом предполагалось ,   что   90   %  кислорода  на  окисление   углерода   поступает     за   счёт   продувки ,   а    10  %    из    атмосферы     печи.    Кроме   этого  учитывалось  ,  что  кислород  в   реакционной  зоне расходуется  непосредственно  на  реакцию окисления углерода в количестве  30 %.

Используя  зависимость  изменения  содержания    водорода     в металле     от  скорости выгорания     углерода,  полученную   В . И.  Явойским    для    основных       мартеновских    печей   было   установлено, что окисление углерода     со скоростями 0,1 – 0,2 % /ч  ведёт  к  насыщению              металла водородом, что соответствует интенсивности    продувки    1400  –   2800  м³ / ч.    

Окисление  со  скоростями 0,3 – 0,5 %  приводит к дегазации металла от водорода, что соответствует интенсивности продувки  4200 – 7000 м³ / ч.

Литература

    1. Явойский В. И. Газы в ваннах сталеплавильных печей. - М.: Металлургиздат, 1952.
    2. Морозов А. Н. Водород и азот в стали. - М.: Металлургиздат, 1967.
    3. Кудрин В. А., Парма В. Технология получения качественной стали. - М.: Металлургия, 1984. - 320 с.
    4. Явойский В. И., Дорофеев В. А., Повх И. Л. Теория продувки сталеплавильной ванны. - М.: Металлургия, 1974. - 495 с.