Введение
Внепечная обработка является одним из звеньев технологического процесса,
в которых помимо металла участвует конечный шлак, попадающий в ковш в большем или меньшем количестве вместе металлом при выпуске его из печи конвектора, так же футеровка.
Окислительный характер конечного шлака может сосуществовать повлиять на эффективность процессов раскисления, десульфикации, рафинирования от неметаллических включений; шлак может быть источником переходом в металл фосфора, серы, водорода, азота. Футеровка ковша в случае обработки в нем глубокораскисленного металла может быть источником поступления в сталь кислорода и причиной загрязнения стали оксидными включениями.
Особенно важной и вместе с тем не очень простой в инженерном решении является проблема предотвращения попадания в ковш печного шлака(,, отсечки” шлака). Во многих случаях успешное внедрение технологии десульфикации и раскисления стали в помощь обработки синтетические шлаком или продувки порошкообразными материалами, исключение протекание процессам рефосфорации, возможность снижения расхода раскислительных и легаризирующих добавок и снижение собестоймости выплавляемой стали полностью зависят выплавляемой стали полностью зависят от совершенства процесса отделения(отсечки) конечного шлака, содержащего много оксидов железа(а так же много фосфора).
Основная масса стали в мире производится в агрегатах с окислительным характером газовой фазы, поэтому шлаки в момент выпуска плавки характеризуются высокой окислитеьностью. В некоторые случаях содержание оксидов железа в конечном шлаке превышает 20-30%. Попадание такова шлака в ковш существенно ухудшает условия десульфорации и раскисления.
Такие методы удаления шлака с поверхностью металла в ковше, как установка ковша на платформу, оборудованную устройсвами для наклонна (рисунок 1), конструирование специальных гребков и т,п. сложны и большого распрастранения не получили. В последние годы ведется активный поиск новый инженерные решения проблемы организации отсечки шлака при выпуске металла из конвекторов, из подовых агрегатов и в процессе разливки стали. Операции отсечки шлака стала существу самостоятельно важным звеном процесса.
Рисунок 1. Установка для скачивания шлака с поверхности металла ковша.
Методы отсечки шлака при выпуске конвектора
В конвекторном производстве традициооно применяются методы загущения шлака(например, введение порции холодного доломита, извести, и др.) с целью затруднить затекание шлака из агрегата. При этом отсечка конечного шлака осуществляется подъемом конвектора в момент появления шлака при выпуске плавки.
Между тем такой прием(подъем конвекторов) в реальных производственных условиях стабильные результаты дает далеко не всегда. Это объяняет трудность визуального определения момента, когда нужно начинать подъем конвектора, с учетом того, что шлак часто выходит вместе металлом,,,затягивается” металлом при его вихреобразном движении. При это всегда есть опастность, что часть металла останется в конвекторе. Одним из вариантов решения проблемы – организация закупоривания сталевыпускного отверстия летки с использование различного рода пробок рисунок 2).
Рисунок 2. Прицириальная схема отделения шлака от металла при выпуске плавки из конвектора: 1- шлак; 2-стальное литье; 3- плавующие керамическая коробка.
Такова рода устройство разработано, например, на НЛМК. Устройство состоит из литого стального шара диаметром 160-190мм, на который наварена стальная арматурная проволока диаметром 16 мм. Поверхность шара покрыта специальным огнеупорной оболочкой(рисунок 3) состоящей на 60-65% из магнезитового порошка фракции 0-3 мм, 25-30% магнезитового порошка фракции фракции 0-1 мм и 35-36% (сверх 100%), жидкого стекла.
Шар-стопор вводят в полость конвектора с помощью манипулятора, смонтированных на тележки для ремонта сталевыпускного отверстия, за 0,5-1.0 мин до окончание выпуска металла и сбрасывают в район сталевыпускного отверстия. Кажущаяся плотность этого шара меньше, чем у расплавленного металла и больше, чем у шлака (средняя объемная плотность шаров диаметром 190мм -4850кг/м3, диаметром 160 мм-4700 кг/м3). Поэтому шар плавает на границе раздела шлак- металл и после слива всего металла перекрывает отверстие. Испытания показали, что эффективная отсечка шлака на 0,2кг/т стали снижается угар алюминия, на 0,4 кг/т- угар марганца, восстановление фосфора составляет всего 0,001-0,005%.
Компанией “Voest-Alpine” (Австрия) разработала пневматическая пробка для выпускного отверстия кислородного конвектора, позволяющая более эффективное отделять шлак от металла при выпуске плавки. Удержание шлака в конвекторе осуществляется за счет давление газа, вдуваемого через пробку в выпускное отверстие. Корпус пробки изготовлен из чугуна, в центре пробки соплоотверстие, через которое по сигналу подается сжатый воздух или азот. Размер пробки должен быть таким, чтобы между ее внешней поверхностью и внутренними стенками выпускного отверстия оставалась кольцеобразный зазор, через который мог выходить воздух, подаваемый для удержания шлака в конвекторе. Сигналу к началу подачи сжатого воздуха (азот) и перемещение пробки является команда, поступающая от радиационного пирометра, региструющего по изменению уровня радиации окончание прохождения через выпускного отверстия металла и начало схода шлака. В настоящее время такое оборудование, называемое в зарубежное истории PSS, распрастраннено достаточно широко(рисунок 3)
Рисунок 3. Пневматическая пробка для отсечки шлака и конвертера.
Меры по уменьшению количества попадающего из конвектора в ковш шлак особенно важны в случае внезапной обработки стали сильными востановителями. Но к сожелению, эффективность и надежность упомянутых выше способов все еще недостаточно велика, они не обеспечивают полное исключение попадания в ковш конечного шлака. На рисунке 4 показана возможная (“идеальная”) схема выпуска металла из конвектора, полностью исключения попадания в ковш конечного шлака, так и контакт струи металла с атмосферой.
Рисунок 5. Идеальная схема выпуска металлом из конвертора. 1- вакуумный сифон; 2- контроль появление шлака; 3- огнеупорный металлопровод; 4-тележка.