Внепечное рафинирование чугуна и стали
  3.1.1 Усреднение химического состава и температуры металла в ковше

Определение времени полного перемешивания при продувке стали в ковше инертным газом, то есть времени, которое необходимо для усреднения температуры и химического состава металла, обычно выполняется согласно следующей методике. После подачи в расплав известного количества индикатора, например меди, в фиксированной точке внутри ковша периодически отбирают пробы металла для химического анализа. Полученные результаты обрабатывают в координатах ( [%Cu]-[%Cu]o)/([%Cu] -[%Cu]o) – время перемешивания, где [%Cu] – концентрация меди в пробах металла согласно данным химического анализа; [%Cu]o – исходная концентрация меди в стали; [%Cu] – концентрация меди в стали после усреднения состава металла, полученная расчетным путем, исходя из массы стали и массы введенного индикатора (рис. 3.1).

Изменение концентрации индикатора в пробах металла во время продувки

Рис. 3.1. Изменение концентрации индикатора в пробах металла во время продувки

Непосредственно после подачи индикатора в металл содержание его в отобранных пробах изменяется в широких пределах. Спустя некоторое время концентрация индикатора в расплаве выравнивается и в дальнейшем содержание его в пробах металла отличается от расчетного значения не более, чем на 5%. Это время и принято считать временем полного перемешивания.

Экспериментально установлено (рис. 3.2), что время полного перемешивания связано с величиной скорости диссипации энергии в расплаве соотношением

По сути первое слагаемое в правой части уравнения (3.2) представляет собой работу изотермического расширения всплывающих в металле пузырей газа. Четвертое слагаемое – работа, совершаемая при передаче кинетической энергии газа жидкости. Второе и третье слагаемые – работа расширения газа, которое обусловлено изменением его температуры и давления вблизи выходного отверстия фурмы.

При подаче газа в расплав через пористые пробки в днище ковша влияние геометрических размеров ковша на время полного перемешивания металла позволяет учесть следующая теоретическая зависимость

где D – диаметр ковша, м; H – высота металла в ковше, м.

Анализ уравнений (3.3) и (3.4) позволяет сделать следующие выводы о характере влияния геометрических размеров ковша на время полного перемешивания металла. При неизменных значениях массы металла в ковше и объемной скорости подачи газа удельная скорость диссипации энергии увеличивается, а время полного перемешивания расплава уменьшается при продувке стали в ковшах с большим отношением высоты к диаметру.

Из уравнений (3.1) и (3.3) видно также, что при неизменных значениях массы металла в ковше и объемной скорости подачи газа удельная скорость диссипации энергии увеличивается, а время полного перемешивания металла уменьшается при понижении давления над поверхностью расплава. Поэтому при одинаковой объемной скорости подачи газа время, необходимое для усреднения химического состава и температуры металла, существенно уменьшается, если продувку стали инертным газом совмещают с операцией вакуумирования.

  3.1.1 Усреднение химического состава и температуры металла в ковше
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ