Введение к работе
Актуальность работы. Среди процессов внепечной доводки стали в ковше одним из наиболее распространенных является продувка ее инертным газом. Главным назначением продувки является перемешивание металла для ускорения растворения ферросплавов и выравнивания химического состава и температуры металла по его объему в ковше.
Побочными результатами продувки являются очищение стали от неметаллических включений и газов, реакции в системе металл-шлак, имеющие как положительные (удаление серы), так и отрицательные (рефосфорация, окисление некоторых легирующих элементов) последствия.
Помимо этого продувка металла в ковше за счет перемешивающего воздействия всплывающих пузырей инертного газа-изменяет структуру жидкой стали, увеличивая ее жидкотекучесть и разливаемость, что дает возможность снижать температуру' металла перед разливкой без ухудшения характеристик последней и технико-экономических показателей процесса производства стали в целом.
Для продувки используются стационарные дутьевые устройства: пористые элементы в днище или боковой стенке ковша и фурмы, погружаемые в металл сверху. Последние размещаются вертикально или наклонно в различных позициях относительно центра ковша, чаще всего эксцентрично.
При неподвижном положении во время продувки, то есть стационарном характере дутьевых устройств, в результате продувки возникает движение металла по определенным циркуляционным контурам. При этом имеют место зоны с различной интенсивностью перемешивания, ,в том числе застойные зоны. В этом случае часть металла в ковше не подвергается непосредственному механическому воздействию всплывающих пузырей инертного газа, что снижает эффективность продувки. В этой связи актуальными представляются исследования, посвященные повышению эффективности продувки, в частности, через погружаемую сверху фурму, и направленные на разработку технологии обработки стали в ковше аргоном через фурму, перемещающуюся в процессе продувки, которая получила название технологии продувки стали в ковше аргоном через перемещающуюся фурму.
Цель работы:
-
изучить гидродинамические процессы в ковше при продувке через перемещающуюся фурму;
-
разработать технологию продувки стали в ковше аргоном че-
-4.-
рез фурму, перемещающуюся в процессе продувки;
-
исследовать влияние продувки через перемещающуюся фурму на результаты обработки стали в ковше;
-
исследовать процесс образования скрапа в сталеразливочном ковше;
-
составить полузмпирические модели процесса образования скрапа в ковше. .
Научная новизна.
Выполнен теоретический анализ гидродинамических процессов в ковше при перемещающейся фурме.
' В результате физического моделирования установлено, что при продувке инертным газом через перемещающуюся фурму интенсифицируются гидродинамические процессы в ковше, при этом время полного перемешивания ванны сокращается.
Предложен механизм процесса образования скрапа в сталеразливочном ковше. Исследовано, влияние некоторых технологических параметров-на изменение массы"скрапа в ковше за плавку. Получены полуэмпирические модели процесса образования скрапа.
Исследовано влияние продувки в ковше аргоном через перемещаю
щуюся фурму на жидкотекучесть стали. '
Практическая ценность работы.
Разработана и опробована в промышленных условиях технология обработки стали в ковше аргоном через фурму, перемещающуюся в процессе продувки.
При реализации разработанной технологии в условиях кислородно-конвертерного цеха Днепровского металлургического' комбината достигнуто улучшение технико-экономических показателей в одном или нескольких из следующих направлений:
продолжительность усреднительной продувки аргоном при достижении необходимых результатов снижена в 1,5 - 2,0 раза;
уменьшено количество ковшей со скрапом на 20% и снижена средняя масса скрапа в ковше;
количество брака металла в прокате по поверхностным дефек- там уменьшено в 1,5 раза;
улучшены механические свойства стали;
- обеспечена нормальная разливка стали с температурой на 10С
ниже, чем обычно.
Установлено, что при продувке аргоном через перемещающуюся фурму, по сравнению с продувкой через стационарную фурму, степень усреднения металла в ковше увеличивается.
Личный вклад автора диссертации в разработку научных положений и достижение практических результатов заключается в том, что он самостоятельно подготовил и провел исследования и эксперименты в промышленных условиях и на лабораторной установке, самостоятельно обобщил и объяснил их результаты, предложил механизм и получил модели процесса образования скрапа в сталеразливочном ковше.
Методы исследований. В диссертационной работе, использованы результаты исследований и экспериментов, проведенных в промышленных условиях и на лабораторной установке. При обработке полученных результатов использовались методы математической статистики.
Реализация результатов работы. Реализация результатов работы осуществлена в условиях кислородно-конвертерного цеха Днепровского металлургического комбината (ДМК) и возможна в конвертерных цехах, оборудованных установками для продувки стали в ковше инертным газом через погружаемую сверху фурму.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на совместном научном семинаре кафедры металлургии стали и кафедры теории металлургических процессов Государственной металлургической академии Украины; на VII 1-й Международной научно-технической конференции "Теория и практика кислородно-конвертерных процессов", октябрь, 1994 г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 3 научных публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов и выводов, изложена на 144 страницах, включая 110 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 5 таблиц, список литературы на 11 страницах из 103 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.