49.Способы и назначение внепечная обработка стали

Внепечной принято называть обработку жидкой стали в ковше или во вспомогательном агрегате, напоминающем ковш.

Методы внепечной обработки стали условно могут быть разделены на простые и комбинированные.

Простые:

1. обработка стали синтетическими шлаками

2. продувка стали инертными газами

3. вдувание в расплав стали различных шлакообразующих, раскисляющих или десульфурирующих присадок.

4. внепечное вакуумирование

Обработка синтетическими шлаками

Обработка жидкой стали в ковше синтетическими шлаками как способ очистки расплава от неметаллич. включений был предложен в 1925 г. инженером Тачинским, а в 1933 г. был запатентован французским инженером Переном.

Наибольшее практическое применение получили 3 варианта обработки стали синтетическими шлаками:

1. обработка стали в ковше известково-железистыми шлаками с целью её раскисления и удаления фосфора

2. обработка стали, выплавленной под основными шлаками, кислым шлаком с целью её раскисления и удаления неметалл. включений

3. обработка стали известково-глинозёмистыми шлаками с целью десульфурации и раскисления металла.

Шлаки с высоким содержанием CaO и Al₂O₃ расплавляют в специальной электропечи и в количестве 3-5% от массы обрабатываемой стали заливают в подогретый ковш. После этого из печи в ковш выпускают сталь, что обеспечивает интенсивное перемешивание металла и шлака.

Глубина протекания процесса определяется высотой падения струи металла, массами металла и шлака, составом и физическими характеристиками шлака и рядом других факторов.

Содержащаяся в расплаве сера взаимодействует с CaO и переходит в шлак, а т.к. синтетические шлаки содержат мало FeO и MnO, то кислород, содержащийся в расплаве, стремится перейти в шлак, т.е. происходит раскисление стали. В шлак удаляется также некоторое кол-во твёрдых неметалич. включений, которые хорошо смачиваются синтетическим шлаком или взаимодействуют с ним.

Дополнительные затраты на обработку стали окупаются за счёт более высокого качества стали и повышения ресурсов работы детали, полученной из неё.

Продувка расплава инертными газами

Реализуется в сталеразливочных ковшах через спец. керамические пробки, установленные в днище ковша.

Рис.

Введение или вдувание в расплав стали шлакообразующих присадок

Вдувание шлакообразных материалов вводится к вводу в металл сильных раскислителей и десульфураторов, в частности, щёлочно-земельных металлов в струе инертного газа .

Рис.

1-сталеразливочный ковш; 2- герметичная крышка; 3- расплав стали; 4- высокоосновный низкоокисленный шлак; 5- подача аргона для создания безокислительной атмосферы; 6- устройство для вдувания порошкообразных реагентов.

{Ca} + [S] = (CaS)

{Ca} + [O] = (CaO)

Данная технология позволяет снизить содержание S и O до 0,005%.

50. Способы вакуумирования стали. 64.Вакуумирование при непрерывной разливке стали.

В настоящее время наиболее широко используются методы внеагрегатной вакуумной обработки. К их числу относятся:

1. Вакуумирование в ковше;

2. Порционное и циркуляционное вакуумирование;

3. Вакуумирование в процессе разливки.

Первая установка по обработке жидкой стали вакуумом была введена в эксплуатацию в 1952-1953 гг. на Енакиевском металлургическом заводе. Самым простым следует считать способ вакуумирования в ковше нераскисленного металла. Растворенный в металле кислород взаимодействует при вакуумировании с растворенным в металле углеродом, что вызывает интенсивное кипение ванны и удаление водорода и азота. Недостатком этого метода является малая эффективность при вакуумировании относительно больших объемов стали > 50т. и неравномерность состава в ковше после ввода раскислителей и легирующих элементов. Положение улучшается при одновременной продувке стали инертным газом или при организации электромагнитного перемешивания расплава. Вакуумная обработка стали в ковше на установках с электромагнитным перемешиванием позволяет получать результаты близкие к достигаемым при продувке расплава аргоном. Однако в этом случае несколько усложняется необходимое оборудование, т.к. металлический корпус сталеразливочных ковшей необходимо изготавливать из немагнитной листовой стали аустенитного класса и при обработке нераскисленной стали высота ковша должна быть увеличена. Для повышения эффективности обработки необходимо исключить попадание печного шлака в ковш и обеспечивать дополнительный перегрев стали на 30-60°С в зависимости от массы металла в ковше и материала футеровки. Скорость падения t-ры металла в ковше без учета затрат тепла на расплавление легирующих элементов и раскислителей составляет 1,8ºС в минуту. Это явилось одной из причин разработки методов ковшевого вакуумирования с дополнительным нагревом металла, где в качестве источника тепла использованы электродуговой или плазменный подогрев. Установка сочетающая в себе вакуумную обработку, электромагнитное перемешивание расплава и электродуговой подогрев для ковшей ёмкостью до 150 т. впервые была изготовлена в Швеции и по названию разработавших её фирм получила название : ACEA – СКФ.

В отечественной технической литературе такие установки называют : ПЕЧЬ-КОВШ или УДС(установка доводки стали).

Оборудование установки печь-ковш состоит из следующих узлов: стенда для электро-дугового нагрева стали, устройства для электро-магнитного перемешивания, стендо-вакуумной обработки стали, системы вакуумных насосов, оборудования для дозированной подачи ферросплавов и раскислителей, оборудование для продувки металлов аргоном и пульта управления установкой.

1.– сталевозная тележка с индуктором для электромагнитного перемешивания расплава; 2. – сталеразливочный ковш; 3. – стенд для электродугового подогрева расплава; 4. – трансформатор стенда электродугового подогрева; 5. – дозатор ферросплавов и раскислителей; 6. – стенд вакуумной обработки расплава; 7. – фурма для продувки расплава аргоном; 8. – вакуумный привод с пароэжекторным насосом.

В данном процессе ковш совмещает функции печи для рафинирования стали её подогрева и разливочной ёмкости. В процессе обработки на установке печь-ковш проводится десульфурация, обезуглероживание, удаление газов, раскисление, легирование и корректировка температуры.