Современные процессы рафинирования стали
  6.5 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 возможность продувки металла кислородом была реализована в процессе RH-OB, в котором по аналогии с конвертером AOD вблизи днища камеры были установлены две фурмы типа «труба в трубе». 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, которая опускается внутрь вакуумной камеры через водоохлаждаемый затвор в верхней части газохода (рисунок 6.9).

Схема процесса KTB

Рисунок 6.9 – 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 СО в верхней части камеры дожигается до СО2. Эта реакция сопровождается выделением большого количества тепла, в связи с чем потери тепла металла излучением в этом процессе меньше, чем при обычной обработки.

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 таблице 6.2 приведены сведения о продолжительности технологических операций при обезуглероживании металла в 150-т ковшах на установках RH и RH-KTB.

Рисунок 6.10 иллюстрируют возможность использования установки RH-KTB для химического нагрева металла в 225-т ковше.

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

Рисунок 6.10 – Изменение температуры металла при прямом химическом нагреве в 225-т ковше

технологические операции при производстве стали с ультранизким содержанием углерода

При производстве низкоуглеродистой стали обезуглероживание металла продувкой аргоном вели в течении 15 минут при давлении в камере не ниже 8 кПа. После этого провели отбор пробы металла для химического анализа, замеры температуры и активности кислорода. По результатам замеров провели расчет количества алюминия, которое необходимо для раскисления и химического нагрева. После подачи алюминия металл продули кислородом. По окончанию продувки повторно провели замеры температуры и активности растворенного в металле кислорода.

В описанном примере скорость нагрева металла была равной 7,1оС/мин, расход алюминия – 0,031 кг/(т•оС), кислорода – 0,019 нм3/(т•оС).

Описанная выше технология получила название прямого химического на-грева. Нагрев металла может также выполняться путем переокисления расплава продувкой кислородом и последующего ввода алюминия. Последовательность технологических операций при таком способе нагрева поясняется рисунком 6.11 на примере получения стали с ультранизким содержанием углерода в 225-т ковше.

Изменение температуры при глубоком обезуглероживании и химическом нагреве металла переокислением

Рисунок 6.11 – Изменение температуры при глубоком обезуглероживании и химическом нагреве металла переокислением

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 химический нагрев металла за счет тепла реакции окисления алюминия прямым химическим нагревом или нагрева переокислением.
  6.5 Циркуляционное вакуумирование с продувкой металла кислородом
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ