Перед виробниками сталі повстають питання, пов'язані з вимогами ринку металопродукції які б дозволили: виробляти сталь широкого сортаменту; оперативно реагувати на зміну попита на металопродукцію; знижувати енергоємність продукції; підвищувати якість продукції і відповідно її конкурентоспроможность. Всі ці вимоги викликали необхідність упровадження (в сталеплавильних цехах) установок позапічної обробки сталі.
В процесі обробки на агрегаті ківш-піч, проводять продування металу аргоном через пористу пробку(-ки) в днищі ковша. При цьому, основними чинниками визначаючими ефективність десульфурації сталі в ковші з основною футеровкою є: склад і кількість рафінуючого шлаку; ступінь розкислення металу; витрата аргону, який сприяючому екстракційному рафінуванню. При цьому, оптимізація вказаних технологічних чинників сприяє підвищенню ефективності процесу десульфурації.
Проте рішення багатьох задач технології позапічної обробки сталі вимагає достатньо повного уявлення про механізми формування структур:
-газової фази у висхідному газорідинному потоці («султані») над соплом;
-розподіл напрямів потоків рідини і величини їх швидкостей;
-області «відкритого глазу»;
-поведінка межі розділу фаз шлак-метал під час перемішування.
Реакції на поверхні шлак-метал відіграють вирішальну роль в сучасних ковшових процесах. В результаті перемішування забезпечується достатньо висока швидкість тепло - і масообміну в сталерозливному ковші. Швидкість цих реакцій визначає тривалість технологічної операції.
Зараз технології виробництва нових марок сталей вимагають зниження змісту сірки до рівня менше 0,0025%, що зажадає більш глибоке розуміння процесів, що відбуваються на межі розділу фаз, з метою їх оптимізації.
Дослідження проведене нами в цьому напрямі складається з декількох кроків, приведених нижче.
Спостереження на водній моделі. В ході спостережень по перемішуванню поверхні розділу фаз вода-масло спостерігалося, що при витратах газу 0,4-0,8 л/мін, від області газовисхідного струменя у напрямку до стінок моделі поблизу межі розділу вода-масло утворюються горизонтальні потоки, які сприяють проникненню води в шар масла і навпаки. Такий характер указує на механізм переходу шляхом «силою зсуву».
Методика промислового відбору. На цьому етапі була розроблена методика відбору проби з межі розділу фаз з промислового ковша, в процесі продування, за допомогою пробовідбірника спеціальної конструкції.
Промисловий відбір проб. Проби відбиралися з 300-т ковша на ВАТ «АМК» з різних зон шлакового пояса.
Аналіз результатів. Аналіз показав, що в шлаковій частині проби металеві краплі мають два види форм: круглої і плоскої неправильної. Круглі краплі мають розмір діаметром 50-270 мкм (рис.1а), крім того помітна тенденція зменшення їх кількості і укрупнення крапель при наближенні до межі розділу фаз шлак-метал. Плоскі каплі мають неправильну форму і широкий діапазон розмірів від 150-200 мкм до 6 мм
Для підтвердження процесу диспергування шлаку в метал із сталевої частини проби виготовляли шліфи (рис.1в) і металографічними методами визначали кількість і розмір шлакових включень (рис.1г), розмір склав 50-60 мкм в діаметрі.
За результатами експерименту була виконана оцінка кількості шлаку і металу, які беруть участь в диспергуванні. Так, маса шлаку, що потрапляє в сталь за 60 хвилин обробки, орієнтовно складає 80 кг, а маса металу, яка проходить через шар шлаку - 23т.
Оцінка внеску процесу емульгування в кінцевий результат десульфурації вказала, що сумарна кількість видаленої із сталі сірки складе 17% від загальної кількості, видаленої з металу в шлак сірки, за період позапічної обробки.
Email: Proskurenko2008@yandex.ru