Внепечное рафинирование чугуна и стали
  6.3 Шлаковый режим установок ковш-печь

Доводку металла на УКП обычно ведут под высокоосновными шлаками с минимальным содержанием оксидов железа и марганца, которые обеспечивают эффективную десульфурацию металла. С этой целью рекомендуют использовать шлаки, содержание CaO в которых составляет 58 – 62%, что близко к растворимости его в шлаке при температурах обработки. Кроме того, для повышения стойкости периклазоуглеродистых огнеупоров, которые применяют для футеровки ковша в области шлакового пояса, желательно наличие в шлаке 5 – 10% оксида магния.

Обработку стали, раскисление которой проводят с использованием алюминия, рекомендуют вести под шлаком состава, % мас.: 58 – 62 CaO; 8 – 10 SiO2; 6 – 8 MgO; 20 – 25 Al2O3; < 0,5 FeO; 0,13 – 0,15 MnO. Для обработки стали, при раскислении которой алюминий не используют, чтобы избежать возможного восстановления алюминия из шлака рекомендуют шлаки следующего состава, % мас.: 58 – 62 CaO; 8 – 10 SiO2; 6 – 8 MgO; 5 – 8 Al2O3; < 0,5 FeO; 0,13 – 0,15 MnO; 5 – 10 CaF2.

В связи с тем, что существующие способы определения химического состава шлака требуют длительного времени, на многих металлургических предприятиях используют визуальную оценку качества ковшевого шлака при доводке металла на УКП. С этой целью на кислородную трубку или пруток намораживают тонкий слой шлака, который после его остывания осматривают. Шлак может быть черного, коричневого, серого, зеленого, желтого или белого цвета с промежуточными оттенками. Цвет шлака позволяет сделать следующие выводы о его химическом составе:

  • черный цвет является признаком того, что суммарное содержание FeO и MnO в шлаке превышает 2%;
  • цвет шлака от серого до коричневого свидетельствует о том, что суммарное содержание FeO и MnO в шлаке находится в пределах 1,0 – 2,0%;
  • зеленый цвет шлака свидетельствует о повышенном содержании Cr2O3;
  • цвет шлака от белого до серого является признаком того, что суммарное содержание FeO и MnO в шлаке составляет менее 1,0%;
  • светло-синий цвет с белизной свидетельствует о высоком содержании в шлаке Al2O3.

Хорошо раскисленный высокоосновной шлак должен отвечать следующим требованиям:

  • иметь светло-серый, желтый или, желательно, белый цвет и матовую шероховатую поверхность;
  • намораживаться на металлический прут «шубой» толщиной около 5 мм;
  • в изломе иметь мелкодисперсную структуру без видимых включений разнородных материалов;
  • при охлаждении рассыпаться в порошок серого или белого цвета.

В отдельных случаях, в зависимости от характера задач, которые решаются при обработке стали на УКП, доводку металла могут вести под шлаками, химический состав которых существенно отличается от рассмотренных ранее. Например, для удаления неметаллических включений из кордовой стали используют кислые шлаки с основностью близкой к единице состава, % мас.: 45,6 SiO2; 0,5 MgO; 0,32 Fe; 5,5 Na2O; 43,9 CaO; 2,2 Al2O3; 0,15 MnO; 0,38 K2O.

При обработке металла на УКП для обеспечения устойчивого горения электрических дуг, а также для уменьшения потерь тепла на нагрев крышки и с отходящими газами, толщина слоя ковшевого шлака должна быть не меньше длины дуги. Для оценки длины электрической дуги и рекомендуемой толщины слоя шлака при различных значениях активной мощности трансформатора УКП могут быть использованы диаграммы на рис. 6.5. Из приведенных данных видно, что для экономичной работы УКП необходимо, чтобы толщина слоя ковшевого шлака превышала длину дуги на 20 – 25 %.

Зависимость длины электрической дуги и рекомендуемой толщины слоя ковшевого шлака от активной мощности трансформатора УКП

Рис. 6.5. Зависимость длины электрической дуги и рекомендуемой толщины слоя ковшевого шлака от активной мощности трансформатора УКП: 1 – толщина слоя шлака; 2 – длина электрической дуги

При недостаточном количестве шлака в ковше в начальном периоде обработки окисленный шлак можно вспенивать подачей карбида кальция, углеродсодержащих материалов, известняка и др.

При чрезмерном увеличении толщины слоя шлака (свыше 1,6 – 1,8 длины дуги) электрический ток частично начинает проходить через шлак вместо того, чтобы проходить через электрические дуги и жидкий металл. В этом случае шлак начинает быстро перегреваться и при определенной толщине слоя его температура может достигать 1800 – 1900оС. При этом скорость нагрева металла резко уменьшается, несмотря на непрерывный подвод электроэнергии.

Для наведения ковшевого шлака на УКП должны использоваться шлакообразующие материалы фракции не более 50 мм, причем количество пыли должно быть минимальным с учетом возможного ее выноса. Известь должна быть хорошо обожжена, не гидратирована, иметь высокую реакционную способность. Содержание CaO в извести должно быть не менее 93%, серы – не более 0,07%. Плавиковый шпат должен содержать не менее 87% CaF2.

При определении расхода шлакообразующих материалов плотность жидких шлаков УКП можно принимать равной 2700 – 2800 кг/м3.

  6.3 Шлаковый режим установок ковш-печь
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ