Мировая автомобилестроительная промышленность является динамически развивающейся отраслью, потребляющей заметную часть производимого тонкого стального листа. Детали из такого листа изготавливают путем холодной пластической деформации (штамповкой, глубокой вытяжкой) и они могут составлять до половины массы современного автомобиля. Основное требование к листовым сталям для вытяжки – обеспечение высокой деформируемости при изготовлении деталей сложной формы; высокое качество поверхности после глубокой вытяжки, которая необходима для нанесения защитного покрытия. Метод глубокой вытяжки также широко применяют и при изготовлении других бытовых и промышленных изделий - холодильников, газовых плит, посуды и т.д. Прочность готового изделия не имеет существенного значения. Поэтому в качестве материала для изготовления тонкого листа для автомобильной промышленности и других машиностроительных производств используют IF стали, имеющие высокую пластичность и подвергающиеся деформации без опасности разрушения и с минимальными энергозатратами. Применение таких сталей требует десульфурации чугуна до уровня 50 …100 ррm и дополнительной десульфурации во время внепечной обработки до [S]=0,0025%.
Кроме того Украина является крупнейшим производителем нефтегазовых труб высокого давления, при изготовлении которых используется сталь с особо низким содержанием вредных примесей. Однако, из-за низкого качества, используемого металлического лома и применения высокосернистого кокса, массовая доля серы в начале внепечной обработки составляет 0,050 – 0,080% (до 0,130%).
Из вышеперечисленного видно, что перед производителями стали встают вопросы, связанные с требованиями рынка металлопродукции; т.е. металлургическое предприятие должно иметь в своем арсенале технологии и оборудование, 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 установке комплексной доводки стали (агрегат 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 раскисленности металла, расход вдуваемого аргона способствующему экстракционному рафинированию. А 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 газа»;
-поведение границы раздела фаз шлак-металл в воде перемешивания.
Данная работа посвящена исследованию поведения границы раздела фаз шлак-металл.
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 и следовательно потребляемой энергии.
Данная работа посвящена исследованию поведения (эмульгирования) границы раздела фаз шлак-металл при внепечной обработке стали на УКП при продувке стали аргоном
Работа состоит из двух частей: моделирование и экспериментальная часть.
В разделе моделирования указываются важность физического моделирования при исследовании ковшевых рафинировочных процессов, некоторые особенности при проектировании и конструировании холодных физических моделей.
Представлено описание физической модели применяемой при исследовании, а также результаты наблюдений касающихся структурных образований, которые натолкнули на вторую часть исследования- промышленный эксперимент.
Во второй части исследовательской работе предложена специальная конструкция пробоотборника, осуществлялся промышленный эксперимент. В этом же разделе приводятся результаты эксперимента их анализ в том числе с применением ПК. На основании анализа экспериментальных данных осуществлена оценка вклада процесса эмульгирования в конечный результат десульфурации
Разработана методика отбора пробы металла и шлака на границе раздела фаз, проведен промышленный эксперимент. На основании проведенного эксперимента установлено, что при продувке стали инертным газом в сталеразливочном ковше в зоне выхода газовых пузырей имеет место как прямое (металл в шлаке), так и обратное (шлак в металле) эмульгирование. Установлены параметры диспергирующих частиц. Так, размеры частиц металла в шлаке составляют от 50 до 6000 мкм, причем частицы от 50 до 270 мкм имеют преимущественно шарообразную форму, а более крупные – плоские. Капли шлака в металле имеют шарообразную форму и диаметр до 50 - 60 мкм.
Оценено количество частиц металла в шлаковой фазе и шлака в металле при возникновении эмульгирования при продувке расплава в сталеразливочном ковше инертным газом. По известной методике рассчитана продолжительность пребывания частиц металла в шлаке и шлака в металле. На основании оценки продолжительности пребывания частиц проведена оценка количество шлака попадающего в сталь и металла проходящего через шлак в период продувки в течение 60 мин обработки. Согласно оценке, ориентировочное количество шлака попадающего в сталь составляет 80 кг, а металла, проходящего через слой шлака – 23 т.
Оценка показала, что вклад эмульгирования металла и шлака в конечный результат десульфурации довольно весом и составляет около 15 – 20%. При этом, несмотря на существенную разницу массы принимаемого в процессах прямого эмульгирования металла и рафинировочного шлака при обратном эмульгировании вклад каждого в суммарный процесс десульфурации практически одинаков.
Email: Proskurenko2008@yandex.ru