Підвищення якості безперервнолитого металу за рахунок рафінування і додаткового розкислення сталі в промковші - Автореферат

Крім того, широко застосовуються технологічні прийоми, які грунтуються на потоковому рафінуванні і мікролегуванні сталі реагентами, що вводяться порошковим дротом або монолітною катанкою (алюміній), що перетворює ПК в агрегат для комплексної обробки сталі в процесі безперервної розливки. Метою цієї роботи була оцінка впливу конструктивних параметрів ПК і фільтруючих перегородок на процеси рафінування сталі від НВ і вибір раціонального режиму введення алюмінієвої катанки в промковш для стабілізації вмісту алюмінію в сталі на основі дослідження поля швидкостей і структури потоків в ПК, математичного моделювання процесів коагуляції і видалення НВ, дослідження інтенсивності процесів вторинного окислення і динаміки зниження концентрації алюмінію в сталі в ході безперервної розливки. Крім того, на основі аналізу гідродинамічних процесів в ПК і інтенсивності процесів вторинного окислення в ході розливки серії плавок оцінена величина добавки алюмінію, необхідної для стабілізації його вмісту в сталі, уточнені значення коефіцієнта тепловіддачі від рідкої сталі до поверхні алюмінієвої катанки, що вводиться в приймальну секцію і раціональної швидкості її введення. Сильний вплив процесів коагуляції на очищення сталі від НВ і в ПК з фільтруючими перегородками підтверджується в багатьох роботах, однак кількісні оцінки, що стосуються відносного впливу процесів коагуляції і спливання НВ в шлак на результати рафінування сталі в ПК, практично відсутні. Рівномірність розподілу в ПК з перегородками також досягається, але з метою економії алюмінію і стабілізації його вмісту у вузьких межах режим його введення в ПК повинен бути повязаний як з інтенсивністю процесів вторинного окислення, так і з температурно-швидкісним режимом розливки.На основі дослідження поля швидкостей методом візуалізації потоків в гідравлічній моделі трьохсекційного проміжного ковша з фільтруючими перегородками встановлено, що як в приймальній секції, так і в розливній секції існує розвинена циркуляція рідини. Задовільний опис структури потоків в розливній секції трьохсекційного промковша з фільтруючими перегородками або робочому просторі промковша без перегородок досягається при використанні моделі зі зворотним перемішуванням. Встановлено, що при аналізі впливу умов перемішування сталі в ПК на ступінь видалення НВ необхідно обовязково враховувати процеси їх коагуляції як в приймальній, так і розливній секціях. Розроблена система рівнянь, що описує процеси коагуляції неметалічних включень в рамках осередкової моделі структури потоків в промковші, зручна для рішення на ЕОМ, і сформульована комбінована математична модель коагуляції і видалення неметалічних включень для умов промковша слябової МБЛЗ. Встановлено, що в процесі безперервної розливки методом “плавка на плавку” зниження вмісту алюмінію в рідкій сталі відбувається нерівномірно як за ходом розливки однієї плавки, так і від плавки до плавки в серії.

У дисертації приведене теоретичне узагальнення і нове рішення наукової задачі підвищення якості безперервнолитого металу за рахунок рафінування від НВ в секціонованих ПК з фільтруючими перегородками раціональної конструкції і додаткового розкислення сталі в ПК алюмінієм з метою стабілізації її хімічного складу.

На основі дослідження поля швидкостей методом візуалізації потоків в гідравлічній моделі трьохсекційного проміжного ковша з фільтруючими перегородками встановлено, що як в приймальній секції, так і в розливній секції існує розвинена циркуляція рідини. Задовільний опис структури потоків в розливній секції трьохсекційного промковша з фільтруючими перегородками або робочому просторі промковша без перегородок досягається при використанні моделі зі зворотним перемішуванням.

Встановлено, що при аналізі впливу умов перемішування сталі в ПК на ступінь видалення НВ необхідно обовязково враховувати процеси їх коагуляції як в приймальній, так і розливній секціях.

Розроблена система рівнянь, що описує процеси коагуляції неметалічних включень в рамках осередкової моделі структури потоків в промковші, зручна для рішення на ЕОМ, і сформульована комбінована математична модель коагуляції і видалення неметалічних включень для умов промковша слябової МБЛЗ. За результатами розрахунків на моделі встановлено, що за рахунок процесів коагуляції зменшується частка дрібних і частково середніх НВ, а також збільшується частка великих НВ. Забрудненність металу НВ всіх розмірних груп знижується і за рахунок видалення великих НВ в шлак, і за рахунок зменшення загальної кількості НВ. Крім того, встановлено, що як зменшення сумарного перетину каналів в фільтруючих перегородках, так і зменшення перетину одного отвору (при збереженні постійним сумарного перетину) призводить до поліпшення рафінування сталі. Результати моделювання підтверджені результатами аналізу забрудненності НВ сталі різних марок в промислових умовах при використанні промковшів з фільтруючими перегородками різноманітної конструкції.

Використання промковшів з фільтруючими перегородками забезпечує поліпшення механічних властивостей прокату, отриманого з непреривнолітих слябов. Показники ударної вязкості як вуглецевих, так і низьколегованих сталей помітно зростають (на 18-29%). Зниження забрудненності стали НВ дозволяє зменшити більш ніж в 2 рази обєм вирізки на листах з дефектами.

Встановлено, що в процесі безперервної розливки методом “плавка на плавку” зниження вмісту алюмінію в рідкій сталі відбувається нерівномірно як за ходом розливки однієї плавки, так і від плавки до плавки в серії. На початку розливки другої і подальших плавок в серії інтенсивність вторинного окислення помітно збільшується.

Визначена раціональна швидкість введення алюмінієвої катанки в ПК, при якій її повне розплавлення відбувається у дна ПК. Раціональна швидкість залежить від діаметра катанки і перегріву металу в промковше і для катанки діаметром 10…12 мм становить 0,10…0,12 м/с при вертикальному введенні катанки і 0,30…0,36 м/с при похилому введенні під кутом 40..700 до горизонталі.

На основі розрахунків з використанням математичної моделі відгуку промковша на ступінчасте обурення у вхідному потоці оцінені сумарні втрати алюмінію на початку розливки чергової плавки в серії. Для компенсації окислення алюмінію і стабілізації його концентрації у вихідному потоці необхідно проводити додаткове введення алюмінію на четвертій і подальших плавках в серії в кількості 6…11 кг зі збільшенням в міру збільшення номера плавки. Введення алюмінієвої катанки діаметром 10…12 мм необхідно проводити на початку розливки плавки зі швидкістю 0,10…0,30 м/с.

Випробувана в промисловому масштабі технологія стабілізації вмісту алюмінію в сталі за рахунок введення алюмінієвої катанки в промковш МБЛЗ у процесі безперервної розливки. Встановлено, що середня ступінь засвоєння алюмінію при введенні алюмінієвої катанки в промковш знаходиться в межах 65…70 %. Алюміній, що вводиться, рівномірно розподіляється як по довжині і перетину сляба, так і по рівчаках МБЛЗ. Впровадження розробленої технології коректування вмісту алюмінію в промковші МБЛЗ свідчить про зниження в два рази відсортування металу через невідповідність вмісту алюмінію марочному складу за нижньою межою.

1. Аникаева А.А., Казачков Е.А., Чичкарев Е.А. Оценка термодинамических параметров взаимодействия для условий раскисления жидкого железа алюминием // Теория и практика металлургии. - 1999. - № 5. - С. 32-33.

2. Аникаева А.А., Казачков Е.А. Исследование характеристик потоков металла в модернизированном промежуточном ковше // Теория и практика металлургии. - 1999. - № 6. - С. 21-23.

3. Аникаева А.А., Казачков Е.А. Рафинирование металла от неметаллических включений в промковше слябовой МБЛЗ // Вестник Приазовского государственного технического университета. - 1999. - № 8. - С. 60-64.

4. Аникаева А.А., Казачков Е.А. Математическое моделирование коагуляции и удаления неметаллических включений в промковше слябовой МБЛЗ // Вестник Приазовского государственного технического университета. - 2000. - № 9. - С. 49-54.

5. Казачков Е.А., Аникаева А.А., Чичкарев Е.А. Удаление неметаллических включений в промежуточном ковше МБЛЗ // Производство стали в ХХІ веке. Прогноз, процессы, технологии, экология. (Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения профессора Владимира Ивановича Явойского, 15-19 мая 2000 г.) - Киев, Днепродзержинск, 2000. - С. 283-287.

6. Чичкарев Е.А., Аникаева А.А., Казачков Е.А. Особенности обработки стали в промежуточном ковше МБЛЗ порошковой проволокой // Тезисы Х международной научной конференции "Современные проблемы электрометаллургии стали" - Челябинск. - сентябрь 1998.

7. Аникаева А.А., Чичкарев Е.А., Полозюк О.Е. Рафинирование стали в промежуточном ковше МБЛЗ // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов "Азовсталь-99" - Мариуполь. - апрель 1999. - С. 25.

8. Аникаева А.А., Казачков Е.А. Моделирование гидродинамики металла в промковше МБЛЗ // Тезисы докладов научно-технической конференции по теории и практике сталеплавильного производства, посвященной 100-летию со дня рождения ученого-металлурга профессора Казанцева И.Г. - Мариуполь. - сентябрь 1999. - С. 52.

9. Казачков Е.А., Аникаева А.А. Исследование структуры потоков в промежуточном ковше // Тезисы докладов VII региональной научно-технической конференции, посвященной 70-летию Приазовского государственного технического университета. - Мариуполь. - апрель 2000. - С. 116.

Размещено на .ru