Введение реагентов вглубь металла

В настоящее время металлурги располагают большим опытом использования различных методов ввода вглубь металла реагентов: раскислителей, шлакообразующих, легирующих и модифицирующих.

Корректирующие добавки могут быть введены в металл на любом этапе сталеплавильного производства: в жидкий чугун в чугуновозном ковше или миксере перед подачей в сталеплавильные агрегаты, в процессе получения полупродукта в сталеплавильном конвертере, электродуговой или мартеновской печи, в сталеразливочный ковш при выпуске расплава из печи, при рафинировании стали в агрегате внепечной обработки стали (ковшовой металлургии). На завершающем этапе ограниченные порции модифицирующих добавок в последнее время часто вводят при разливке жидкой стали: в промежуточный ковш и кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), в изложницы или в литейные формы.

В настоящее время более 95 % всех ферросплавов вводится в жидкую сталь в кусковом виде. Простота и дешевизна этого метода создаёт предпосылки для его преимущественного использования и в обозримом будущем.

Для введения в придонную часть расплава легкоплавких, легкоиспаряющихся и легкоокисляемых элементов разработаны и широко применяются разнообразные специальные способы и устройства, например принудительное погружение слитков и колоколов в металл вглубь ковша.

Метод введения прост и не требует применения сложно го оборудования, однако функциональные возможности ограничены, так как не обеспечивают возможности оперативного изменения количества и вида вводимого материала.

Для введения мелкодисперсных фракций легкоплавких и легкоиспаряемых материалов используют специальные колокола с отверстиями для выхода паров реагентов.

Конструкции устройств для ввода реагентов в расплав при помощи колокола-испарителя характеризуются значительным разнообразием. Пары испаряющихся реагентов поступают в расплав через калиброванные отверстия в стенке и днище ёмкости или через пористые стенки. Для более равномерного распределения паров реагента разработан специальный колокол-испаритель с нижней частью, выполненной из пористого огнеупорного материала.

Другим вариантом внедрения вглубь расплава добавок с малой плотностью является применение стреляющих механизмов, которые посредством сжатого газа с высокой энергией внедряют в расплав кальцийсодержащие алюминиевые капсулы.

Более распространённым вариантом является принудительное введение в металл на необходимую глубину цельно- металлической либо порошковой проволоки с одновременной продувкой газом для перемешивания ванны. При этом существенно увеличивается степень усвоения алюминия.

При обработке жидкой стали порошковой проволокой отсутствует необходимость в излишнем свободном борте ковша, связанная с опасностью выбросов металла и шлака, то есть используется 90…95 % полезного объёма ковша. Кроме того, при использовании порошковой проволоки не происходит расслоения газопорошковой смеси, наблюдаемой при вдувании порошка. Ввод порошковой проволоки создаёт весьма благоприятные условия для автоматизации.

Введение реагентов в жидкий металл посредством инжекционной алюминиевой и порошковой проволоки позволяет успешно решать широкий спектр технологических задач при, внепечном рафинировании и разливке жидкой стали и в недоменной обработке чугуна. Соответственно, технологические операции различаются видом и количеством применяемых реагентов, формой и размерами сечения проволоки, местом и глубиной введения добавок; применяются разнообразные виды гибких вводимых материалов с различной скоростью и продолжительностью ввода, а также рядом других факторов: способом и интенсивностью перемешивания расплава, ёмкостью и глубиной ванны, взаимным расположением точек ввода проволоки и перемешивающего газа, материалом футеровки ковша, составом и толщиной слоя шлака и т. д. Во многих случаях параллельно решаются различные технологические задачи и применяются комбинированные методы обработки.

Основными целями введение реагентов вглубь металла можно считать:

Раскисление снижение содержания кислорода до 0,0012 % и менее или связывание его в прочные соединения. Наиболее распространённым вариантом раскисления является введение алюминия в различном виде.

Десульфурация жидкой стали – снижение содержания серы. Как правило, в современной металлургии, проводится на выпуске и после выпуска металла из печи в агрегате «печь-ковш» путём ввода кальцийсодержащей порошковой проволоки или присадкой твёрдых шлакообразующих смесей.

Легирование и микролегирование — точная корректировка содержания различных элементов в стали.

Корректировка содержания углерода. Использование проволоки с углеродным наполнителем позволяет корректировать химический состав стали по углероду в узких заданных пределах (0,020…0,03 %) при усвоении углерода 95 %.

Основные цели использования при внепечной обработке наиболее распространённых химических элементов приведены в таблице 1

Таблица 1

Цели применения химических элементов

Элемент

Применение

Кальций

Раскисление стали Улучшение разливаемости

Устранение зарастания стакана Повышение механических свойств

Титан

Легирование:

  • специальных сталей (инструментальных, не- ржавеющих, жаростойких т. д.);

  • чугуна со специальными физическими харак- теристиками

Углерод

Точная корректировка содержания углерода

Магний

Десульфурация передельного чугуна Получение чугуна с шаровидным графитом

Бор

Легирование специальных и конструкционных сталей

Сера

Легирование автоматных сталей

Кремний

Модифицирование литейного чугуна с шаровид- ным или пластинчатым графитом

Ванадий

Легирование высококачественной стали

Алюминий

Раскисление

Железо

Охлаждение металла

Обработка металла порошковой или цельнометаллической проволокой может быть применена в сочетании с другими технологическими средствами (например, с инжекцией газопо рошковой смеси, нагревом или вакуумированием), а может использоваться в качестве самостоятельного средства внепечной обработки жидкой стали.

Наиболее эффективным является комплексный подход, т.е. разработка оборудования для изготовления порошковой проволоки и устройств для введения реагентов в металл и отработка технологических режимов обработки расплава.

Так, например, полный комплекс технологий и оборудования для производства порошковой проволоки и её введения в расплав разрабатывается и реализуется фирмой «Вулкан-ТМ». На рисунке 1 показана линия по производству порошковой проволоки Производственная линия позволяет производить порошковую проволоку диаметром 6…20 мм.

Рис. 1 Линия по производству порошковой проволоки, созданная в НПП «Вулкан-ТМ»

В современных условиях устройства (трайб-аппараты) для ввода в глубь металла реагентов в виде проволоки чаще всего входят в состав комплексных агрегатов различного назначения, например агрегатов доводки стали, агрегатов ковш-печь и вакууматоров различного типа, существенно расширяя тем самым их технологические возможности.

Параметры ввода реагентов вгрубь металла, применяемые на металлургических заводах, колеблются в широких пределах. Проводятся многочисленные исследования, направленные на их оптимизацию.

Количество проволоки (интенсивность введения в м/с или в кг/с, удельный расход в кг/т) определяется технологическими задачами, маркой обрабатываемой стали, исходным содержанием вредных элементов, подлежащих удалению, требованиями к конечному содержанию легирующих элементов и свойствам готовой металлопродукции.

Диаметр применяемой проволоки колеблется в широких пределах. Рекомендации по её применения и сведения о конкретных примерах характеризуются значительным разбросом.

Зависимость между массой обрабатываемого металла, скоростью ввода проволоки и продолжительностью обработки по- казана в таблице 2.

Таблица 2

Параметры обработки металла порошковой проволокой

Масса обрабатываемого металла

Скорость проволоки, м/с

Время обработки, мин

Ковши ёмкостью, т:

25…30

1,2…1,5

4…6

40

1,6…1,8

5…6

80

2,0…2,3

6…7

150

2,8…3,0

10

300

2,8…3,0

10

Состав, конструктивное выполнение и технические параметры элементов оборудования определяются местом ввода проволоки (чугуновозный или сталеразливочный ковш, промежуточный ковш или кристаллизатор МНЛЗ), массой обрабатываемой плавки, требуемым количеством видов вводимой проволоки и заданной производительностью.

Современное оборудование для подачи реагентов вглубь металла в виде цельнометаллической и порошковой проволоки, как правило, включает в себя отдельно стоящие подающие устройства с комплектами тянущих роликов — трайб-аппараты в основном с горизонтальной осью подачи проволоки, а также разматывающие устройства (бунтоприёмники), направляющие устройства для подачи раз матываемой проволоки в трайб-аппарат и вертикального или наклонного ввода её в расплав. В зависимости от компоновки оборудования бунтоприёмники могут быть расположены на различной высоте по отношению к трайб-аппарату.

Размещение трайб-аппарата на некотором удалении от расплава с высокой температурой способствует повышению надёжности его работы.

В большинстве случаев трайб-аппараты имеют два ручья: для ввода алюминиевой катанки и проволоки, наполненной порошкообразными реагентами.

Наличие двух комплектов тянущих и прижимных ведущих роликов обеспечивает одновременную (или раздельную) подачу в ковш через направляющее устройство (трубную проводку) проволоки двух видов.

Однако при большом количестве вводимых реагентов применяют трёх- и четырёхручьевые устройства.

Рис.2. Трайб-аппараты производства НПП «Вулкан-ТМ»:

а — одноручьевого исполнения, мод. ТАП 1-1;

б двухручьевого исполнения, мод. ТАП 2-1

Важную роль в обеспечении надёжной и бесперебойной подачи проволоки играют разматыватели — стенды размотки порошковой проволоки, которые бывают динамического или статического типа с вертикальным, горизонтальным и наклонным расположением бунта.

Новое бунторазматывающее устройство БП-1 НПП «Вулкан-ТМ» является инновационной разработкой на Российском рынке и в настоящее время не имеет аналогов.

Предлагаемое в комплекте поставки установки для обработки расплава металла в ковше бунторазматывающее устройство (рис.3) — вращающееся, с частотным приводом, — применяется синхронно с трайб-аппаратом, в том числе для подачи порошковой проволоки в ковш на больших скоростях циклами. Эффективно оно также в литейных производствах, где высота и диаметр ковшей небольшие, а количество подаваемой проволоки в разы превышает высоту ковша. (Порошковая проволока берётся с наружного витка).

Рис. 3. Бунторазматывающее устройство БП-01 производства НПП «Вулкан-ТМ»:

1 — станина; 2 — вал в сборе; 3 — ограждение неподвижное;

4 — ограждение съёмное; 5 — прижимы; 6 — винт в сборе; 7 — ограждение; 8 — ключ; 9 — ключ прижимной; 10 — мотор-редуктора

Управление скоростью вращения бунторазматывающего устройства производится по «провисанию проволоки» в автоматическом режиме с помощью датчика.

Однако применение порошковой проволоки имеет и свои особенности:

  • трудность введения большого количества добавок, особенно в ковши большой ёмкости. Для введения силико-кальция в количестве 3 кг/т в 350 тонный ковш потребовалось бы примерно около 5 км проволоки диаметром 12 мм, что не всегда рентабельно и технически сложно осуществимо в связи с необходимостью подачи проволоки из нескольких бунтов;
  • порошковая проволока не обеспечивает глубокой десульфурации стали, особенно при высоком исходном содержании серы в полупродукте;
  • затраты на обработку 1 т стали порошковой проволокой меньше, чем при вдувании порошков, только тогда, когда требуется вводить небольшое количество легирующих элементов, что связано с высокой стоимостью проволоки;
  • зависимость технологических возможностей от внешних поставок проволоки с требуемым наполнителем.

Преимущества применения порошковой проволоки:

  • сокращение расхода ферросплавов на тонну стали;
  • точное дозирование вводимых в расплав материалов;
  • возможность гибкого управления процессом легирования металла;
  • улучшение экологических условий при выплавке;
  • возможность использования сложных легирующих композиций;
  • получение изделий с улучшенными потребительскими свойствами;
  • повышение экономической эффективности металлургического производства;
  • повышенное и стабильное усвоение вводимого наполнителя;
  • возможность корректировки содержания вводимого материала в узких пределах;
  • уменьшение пироэффекта, газо- и пылевыбросов;
  • снижение эксплуатационных и капитальных затрат на производство единицы продукции;
  • улучшение условий труда на рабочем месте сталевара;
  • создание современной технологии с возможностью гиб кого её регулирования.

Основными путями обеспечения экономической эффективности внедрения реагентов вглубь металла порошковой проволокой являются научно обоснованная оптимизация технологических режимов и обеспечение надёжной и экономичной работы оборудования на основе рационального выбора конструктивных и энергосиловых параметров.

Основной источник информации:

Технологические комплексы для обработки расплавленных металлов инжекционной проволокой [Текст] : монография / А.В. Протасов, Б.А.Сивак, В.И. Золотухин. — Старый Оскол : ТНТ, 2020. – 376 с. : ил.

 

 

По вопросам приобретения введение реагентов вглубь металла и получения подробной консультации по свойствам продукции, условиям поставки и заключению договора просим вас обратиться к менеджерам:

 

+74872701242

zakaz@vulkantm.com

Последние новости
Оформить заявку

Звездочкой (*) отмечены поля, обязательные для заполнения.








Спасибо за Ваше обращение!

Заявка отправлена.
Мы свяжемся с Вами в ближайшее время.

Оформить заявку

Звездочкой (*) отмечены поля, обязательные для заполнения.