При выпуске плавки в сталеразливочный ковш попадает окисленный шлак, который может содержать до 20 – 30% FeO. Попадание печного шлака в ковш приводит к рефосфорации металла, повышенному угару раскислителей и легирующих добавок, снижает эффективность внепечной десульфурации стали.
Методы удаления шлака с поверхности металла в ковше (рисунок 1) сложны и широкого распространения не получили.
Рисунок 1. Установка для скачивания шлака с поверхности металла в ковше
В мартеновских цехах для отделения печного шлака от металла на выпуске используют желоба специальной конструкции. В качестве примера на рисунке 2 показана схема отделения шлака от металла с помощью качающегося желоба.
Рисунок 2. Схема отделения шлака от металла на выпуске из мартеновской печи при помощи качающегося желоба:
Желоб такой конструкции успешно применялся на 180-т печах металлургического завода им. А.К. Серова и 600-т печах Череповецкого металлургического комбината. На металлургическом заводе им. А.К. Серова использование этого желоба для отделения шлака при выпуске плавки из кислой мартеновской печи в ковш с основным синтетическим шлаком позволило: уменьшить расход синтетического шлака с 56 до 39 кг/т стали; повысить степень десульфурации стали с 46 до 77%; уменьшить угар кремния с 29 до 12% и угар алюминия с 45 до 28%.
На рисунке 3 показана конструкция стационарного желоба для отделения шлака от металла, разработанная на Макеевском металлургическом заводе.
Рисунок 3. Конструкция желоба для отделения шлака от металла на выпуске из мартеновской печи:
В момент появления шлака заслонку поворачивают и устанавливают под оптимальным углом к потоку жидкой стали. Меняя угол установки заслонки в зависимости от расхода истекающего металла, добиваются подъема уровня шлака в приемной части желоба до уровня донной части сливного носка, по которому печной шлак отводится в шлаковую чашу.
Для отделения шлака от металла при сливе из кислородного конвертеразарубежные фирмы используют задержку шлака в промежуточной емкости (рисунок 4).
Рисунок 4. Схема отделения шлака от металла с использованием промежуточной емкости:
а – разрез сталеразливочного ковша и промежуточной емкости в момент окончания выпуска;
б – начало выпуска;
в – окончание выпуска;
1 – шлак;
2 – плавающий шар – отсекатель шлака;
3 – металл
Футерованную изнутри и снаружи промежуточную емкость, имеющую отверстие в днище, устанавливают перед выпуском плавки на сталеразливочном ковше таким образом, что в начале выпуска металл из конвертера попадает непосредственно в сталеразливочный ковш (рисунок 4б). В заключительной части выпуска, когда вместе с металлом выходит шлак, струя падает в промежуточную емкость (рисунок 4в). Когда из конвертера начинает вытекать один шлак, конвертер возвращают в вертикальное положение, а в промежуточную емкость забрасывают шар, плотность которого такова, что он плавает на границе раздела шлака с металлом. Промежуточную емкость поднимают краном. При этом металл стекает в сталеразливочный ковш, а плавающий шар перекрывает отверстие в днище промежуточной емкости. При этом в сталеразливочный ковш шлак почти не попадает.
На отечественных заводах получили распространение способы отделения шлака от металла с помощью плавающих керамических пробок (рисунок 5).
Рисунок 5. Схема отделения шлака от металла при выпуске из конвертера:
а, б – варианты технологии;
1 – плавающая керамическая пробка;
2 – лоток для ввода пробки в конвертер;
3 – граница шлак-металл
На рисунке 6 показана конструкция отсечного устройства, используемого Новолипецким металлургическим комбинатом. Оно представляет собой литой стальной шар диаметром 160 – 190 мм, к которому приварена стальная арматура диаметром 16 мм. Поверхность шара покрыта огнеупорной оболочкой, состоящей из 60 – 65% магнезитового порошка фракции 0 – 3 мм, 25 – 30% магнезитового порошка фракции 0 – 1 мм, 8 – 10 % шлака производства феррохрома фракции 0 – 1 мм и 35 – 36% (сверх 100%) жидкого стекла.
Рисунок 6. Схема отсечного устройства Новолипецкого металлургического комбината:
Шар-стопор вводят в полость конвертера с помощью манипуляторов, смонтированных на тележке для ремонта сталевыпускного отверстия, за 0,5 – 1,0 минуту до окончания выпуска металла и забрасывают в район сталевыпускного отверстия. Кажущаяся плотность этого шара меньше чем у расплавленного металла и больше, чем у шлака. Поэтому шар плавает на границе раздела шлак-металл и после слива всего металла перекрывает отверстие.
Испытания показали, что эффективная отсечка шлака достигается на 90% плавок. На плавках с отсечкой шлака на 0,2 кг/т стали снижается угар алюминия, на 0,4 кг/т – угар марганца, восстановление фосфора составляет всего 0,001 – 0,005% (без отсечки – 0,005 – 0,015%).
В последние годы для отделения шлака от металла при сливе из конвертера отечественные предприятия начинают использовать пневматические пробки (рисунок 7), шиберные затворы и другие устройства, которые вместе с приводами устанавливают на внешней стороне корпуса конвертера.
Рисунок 7. Пневматическая пробка для отсечки шлака при выпуске из конвертера
При этом момент появления шлака в потоке вытекающего из конвертера металла определяется при помощи электромагнитного индикатора. Основу этого устройства составляют два индуктора, которые размещают в футеровке сталевыпускного отверстия по обе стороны контролируемого потока. При прохождении тока заданной частоты в одном из индукторов в другом наводится ЭДС, величина которой зависит от магнитной проницаемости среды. Поэтому появление шлака в потоке металла приводит к изменению ЭДС, что фиксируется контролирующим прибором и является сигналом к отсечке шлака.
При использовании таких устройств количество печного шлака в ков-ше по окончанию выпуска не превышает 4 кг/т стали, в то время как при обычной работе оно составляет 5 – 15 кг/т.
Следует также упомянуть следующие способы ограничения количества печного шлака в ковше, которые длительное время применяются в кислородно-конвертерных цехах:
• загущение шлака перед выпуском плавки;
• неполный слив металла из конвертера, что приводит к уменьшению его производительности;
• простым и надежным способом отделения шлака является перелив металла из ковша в ковш, главным недостатком которого являются значительные потери температуры металла. Так, например, при переливе из 100-т ковша температура металла может понижаться на 25 – 40°С в зависимости от нагрева футеровки приемного ковша.
