Современные процессы рафинирования стали
  2.1.1 Усреднение состава и температуры металла в ковше

Продувка металла инертным газом используется для усреднения химического состава и температуры металла в ковше, дегазации металла, перемешивания металла и шлака для повышения скорости химических реакций, удаления неметаллических включений из расплава и др.

Определение времени полного перемешивания стали при продувке обычно проводится согласно следующей методике. После подачи в расплав известного количества индикатора в фиксированной точке внутри ковша периодически отбирают пробы металла для химического анализа. При этом характер изменения концентрации индикатора в пробах аналогичен показанному на рисунке 2.1.

Изменение концентрации индикатора в пробах металла во время продувки

Рисунок 2.1 – Изменение концентрации индикатора в пробах металла во время продувки

Первоначально содержание индикатора в отобранных пробах изменяется в широких пределах. Спустя некоторое время концентрация индикатора в объеме ковша 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, что время полного перемешивания связано с величиной скорости диссипации энергии в расплаве соотношением

где – скорость диссипации энергии, Вт/т.

При вдувании газа в металл работа, совершаемая газом, определяется из уравнения

По сути первое слагаемое в правой части уравнения (2.2) представляет собой работу изотермического расширения пузырей газа при подъеме в металле. 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.

Результаты экспериментов на холодных моделях свидетельствуют о том, что численное значение коэффициента обычно составляет 0,05 – 0,1. Поэтому в оценочных расчетах тремя последними слагаемыми в правой части уравнения (2.2) с достаточной для практических целей точностью можно пренебречь и приравнять работу перемешивания металла газом к работе изотермического расширения всплывающих в расплаве пузырей.

Расчеты, проведенные согласно описанной выше методике, свидетельствуют о том, что в стандартных сталеразливочных ковшах с отношением высоты к диаметру равным 1,0 – 1,5 для усреднения химического состава и температуры стали необходим расход аргона не более 0,05 – 0,1 м3/т.

Из уравнений (2.1) и (2.3) следует, что при одинаковой интенсивности продувки время полного перемешивания металла уменьшается при увеличении глубины подачи газа в расплав. Поэтому более эффективной является продувка стали в ковшах с большим отношением высоты к диаметру. Скорость диссипации энергии увеличивается при понижении давления над поверхностью металла. Поэтому при равных расходах газа время, необходимое для усреднения химического состава и температуры металла, существенно уменьшается при продувке в вакууме.

  2.1.1 Усреднение состава и температуры металла в ковше
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ