Внепечное рафинирование чугуна и стали
  8.4 Циркуляционное вакуумирование с продувкой металла кислородом

При отливке на МНЛЗ слябов из низкоуглеродистой стали и стали с ультранизким содержанием углерода возникали ситуации, когда время между выпусками металла из сталеплавильных агрегатов превышало длительность разливки ковша. Это не позволяло организовать разливку методом «плавка на плавку».

В связи с этим возникла необходимость в наличии между сталеплавильным агрегатом и МНЛЗ оборудования, которое позволяло бы сократить продолжительность плавки, проводя заключительный этап обезуглероживания в ковше. Кроме того, оно должно было обеспечивать возможность нагрева металла при возникновении нарушений в работе МНЛЗ. С этой целью существующие установки RH были оборудованы устройствами для продувки металла кислородом.

Впервые продувка металла кислородом была реализована в процессе RH-OB (RH – Oxygen Blowing), в котором для вдувания кислорода в металл были использованы две фурмы типа «труба в трубе», установленные в боковых стенках вакуумной камеры вблизи днища.

Для охлаждения фурм использовали аргон, расход которого во время вакуумной обработки без вдувания кислорода составлял 260 нм3/ч, при вдувании кислорода – 100 – 180 нм3/ч. В промежутках между обработками фурмы продували азотом с расходом 180 – 260 нм3/ч. Потребность в большом количестве охлаждающего газа была серьезным недостатком процесса.

Для снижения расхода охлаждающего газа фирмой «Кавасаки стил» (Япония) разработан процесс KTB (Kawasaki Top Blowing). В этом процессе для продувки металла кислородом использована фурма, которую опускают внутрь вакуумной камеры через водоохлаждаемый затвор в верхней части газохода (рис. 8.8).

Схема процесса KTB

Рис. 8.8. Схема процесса KTB

Перед началом обработки ковша фурму опускают в вакуумную камеру и устанавливают в верхнем положении. Одновременно с включением вакуумных насосов через фурму начинают продувать азот с расходом 30 нм3/ч. При давлении в камере менее 20 кПа начинают подачу кислорода, после чего фурма автоматически опускается в рабочее положение. Образующийся при обезуглероживании металла CO в верхней части камеры дожигается до CO2. Эта реакция сопровождается выделением большого количества тепла, в связи с чем потери тепла металла излучением в этом процессе меньше, чем при обычной обработке.

Опыт эксплуатации установок RH-KTB показал, что они позволяют получать ультранизкие концентрации углерода в металле при исходном его содержании до 0,05 – 0,06% без увеличения длительности внепечной обработки. В качестве примера в табл. 8.2 приведены сведения о продолжительности технологических операций при обезуглероживании металла в 150-т ковшах на установках RH и RHKTB.

Рис. 8.9 иллюстрирует возможность использования установки RH-KTB для химического нагрева металла в 225-т ковше.

Изменение температуры металла при прямом химическом нагреве в 225-т ковше

Рис. 8.9. Изменение температуры металла при прямом химическом нагреве в 225-т ковше

При производстве низкоуглеродистой стали обезуглероживание металла без продувки кислородом ведут в течении 13 минут при давлении в камере не ниже 8 кПа. В заключительной части периода обезуглероживания проводят замеры температуры и активности кислорода в расплаве. По результатам замеров рассчитывают количество алюминия, необходимое для раскисления и химического нагрева.

После подачи в расплав расчетного количества алюминия металл в течении 4 минут продувают кислородом. При этом скорость нагрева металла составляет 7,1оС/мин, удельный расход алюминия 0,031 кг/(т·оС), кислорода – 0,019 нм3/(т·оС). По окончанию продувки проводят отбор пробы металла для химического анализа, замеры температуры и активности кислорода, после чего в металл вводят ферросплавы.

технологические операции при производстве стали с ультранизким содержанием углерода

Описанная выше технология получила название прямого химического нагрева. Другим возможным способом химического нагрева металла является переокисление расплава продувкой кислородом с последующим вводом алюминия. Последовательность технологических операций при таком способе нагрева поясняется рис. 8.10 на примере получения стали с ультранизким содержанием углерода в 225-т ковше. При использовании этой технологии удельные расходы алюминия и кислорода составляют соответственно 0,043 кг/(т·оС) и 0,026 нм3/(т·оС).

Изменение температуры при глубоком обезуглероживании и химическом нагреве металла переокислением с последующим вводом алюминия

Рис. 8.10. Изменение температуры при глубоком обезуглероживании и химическом нагреве металла переокислением с последующим вводом алюминия

Наличие в цехе установок RH с оборудованием для продувки металла кислородом позволяет:

  • организовать производство стали с ультранизким содержанием углерода при концентрации его на выпуске из сталеплавильного агрегата до 0,05 – 0,06%;
  • заменить некоторые дорогостоящие низкоуглеродистые ферросплавы более дешевыми углеродистыми (например, FeMn);
  • уменьшить затраты времени на обезуглероживание металла;
  • вести нагрев металла за счет тепла реакции окисления алюминия прямым химическим нагревом или нагревом с переокислением.
  8.4 Циркуляционное вакуумирование с продувкой металла кислородом
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ