Оцінка впливу параметрів ПК і фільтруючих перегородок на процеси рафінування сталі. Вибір раціонального режиму введення алюмінієвої катанки в промковш для стабілізації вмісту алюмінію в сталі на основі дослідження поля швидкостей і структури потоків.
Аннотация к работе
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.
Вывод
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.
Список литературы
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.