Вопрос№ 91. Цель и назначение внепечной обработки стали

Особенности внепечной обработки.

Металлургические процессы, обеспечивающие получение указанных результатов, эффективнее протекают при внепечной обработке, чем в сталеплавильных печах благодаря ряду особенностей в неагрегатной обработки:

a) создание наиболее благоприятных термодинамических условий для развития данного процесса, в частности наводка шлака, обеспечивающего наиболее глубокуюдесульфурацию;

b) увеличение скорости взаимодействия с газовой фазой или шлаком вследствие дробления металла на порции (капли) с развитой контактной поверхностью;

c) повышение интенсивности массопереноса в металле вследствие его дробления на порции (капли) и, следовательно, увеличение градиента концентраций растворённых в нём элементов.

Результаты внепечной обработки определяются принятыми методами и технологией, с помощью которых она осуществляется. Новые технологии обработки металла как в сталеплавильных печах, так и главным образом вне их, привели к заметному увеличению масштабов производства стали и сплавов, однородных по свойствам и содержащих ничтожно малое количество газов, неметаллических включений. Связанное с этим усложнение технологии оправдывается достигаемыми результатами в отношении качества и надёжности металлопродукции.

Методы внепечной обработки.

Методы внепечной обработки стали могут быть условно разделены на простые (обработка одним способом) и комбинированные (обработка металла несколькими способами одновременно).

К простым методам относятся:

a) обработка металла вакуумом;

b) продувка инертным газом;

c) обработка металла синтетическим шлаком, жидкими и твёрдыми шлаковыми смесями;

d) введение реагентов в глубь металла.

Основными недостатками перечисленных простых способов обработки металла являются:

a) необходимость перегрева жидкого металла в плавильном агрегате для компенсации падения температуры металла при обработке в ковше;

b) ограниченность воздействия на металл.

Лучшие результаты воздействия на качество металла достигаются при использовании комбинированных или комплексных способов, когда в одном или нескольких последовательно расположенных агрегатах осуществляется ряд операций. Выбор необходимого оборудования определяется той или иной технологией обработки металла. Несмотря на многоплановость задач, возникающих при решении проблемы повышения качества металла методами вторичной металлургии, используемые при этом приёмы немногочисленны:

a) интенсификация процессов взаимодействия металла с жидким шлаком или твёрдыми шлакообразующими материалами путём организации интенсивного перемешивания;

b) интенсификация процессов газовыделения путём обработки металла вакуумом или продувкой инертным газом;

c) интенсификация процессов взаимодействия с вводимыми в ванну материалами для раскисления и легирования (подбор комплексных раскислителей оптимального состава, введение раскислителейв глубь металла в виде порошков, блоков, с помощью специальной проволоки, искусственное перемешивание с целью облегчения условий удаления продуктов раскисления и т. д.).

Внепечная обработка металла комбинированными методами может производиться:

1. в обычном сталеразливочном ковше с футеровкой из шамота и с вертикальным стопором;

2. в сталеразливочном ковше с футеровкой из основных высокоогнеупорных материалов и стопором шиберного типа;

3. в сталеразливочном ковше, снабжённом крышкой;

4. в сталеразливочном ковше, оборудованном для вдувания газа или газопорошковой струи снизу через смонтированные в днище устройства;

5. в установке ковш-печь с крышкой (сводом), через которую опущены электроды, нагревающие металл в процессе его обработки;

6. в агрегате типа конвертера с продувкой металла кислородом, аргоном;

7. в агрегате типа конвертера, снабжённом оборудованием для вакуумирования расплава и т. д.

В процессе внепечной обработки стали происходит охлаждение металла, что, естественно, ограничивает продолжительность обработки. Компенсация теплопотерь осуществляется различными способами. В этом плане агрегаты, используемые для целей внепечной обработки стали, условно можно разбить на несколько групп:

a) агрегаты без дополнительного подогрева или подачи тепла в процессе обработки;

b) агрегаты, в которых подвод тепла осуществляется в результате окисления железа и примесей при продувке кислородом;

c) агрегаты, в которых подвод тепла осуществляется с помощью электроэнергии.