Метод продувки инертными газами

Для повышения качества металла получил промышленное рас­пространение по мере освоения технологии получения деше­вого аргона в больших количествах (как сопутствующего продукта при производстве кислорода, как известно, в воз­духе ~ 1 % Аг). На кислородных станциях аргон выделяют при ректификации жидкого воздуха. Если завод имеет мощную кислородную станцию, то объем попутно получающегося арго­на достаточен для обработки больших количеств стали. В тех странах, где имеются запасы гелия, для продувки ис­пользуют также гелий.

Рис.10.10. Фурма в виде «ложного стопора» для вдувания порошкообразных реагентов в металл.

Для продувки металла, не содержащего нитридообразующих элементов (хрома, титана, ванадия и т.п.), часто исполь­зуют азот, т.к. при 1550-1600 °С процесс растворения азо­та в жидком железе не получает заметного развития. Расход инертного газа составляет обычно 0,1-3,0 м³/т стали. В зависимости от массы жидкой стали в ковше снижение темпе­ратуры стали при таком расходе аргона составляет 2,5-4,5 °С/мин (без продувки металл в ковше охлаждается со скоростью 0,5-1,0 °С/мин). Тепло при продувке дополни­тельно затрачивается на нагрев инертного газа и излучение активно перемешиваемыми поверхностями металла и шлака. Большая часть тепловых потерь связана с увеличением теплового излучения, поэтому такой прием, как накрывание ковша крышкой при продувке позволяет заметно уменьшить потери тепла; при этом одновременно снижается степень окисления обнажающегося при продувке металла. Простым и надежным способом подачи газа является использование так называемого ложного стопора (рис. 10.10). Продувочные уст­ройства типа ложного стопора безопасны в эксплуатации, так как в схему футеровки ковша не нужно вносить никаких изменений, но они обладают малой стойкостью. В результате интенсивного движения металл-газовой взвеси вдоль стопора составляющие его огнеупоры быстро размываются.

Большое распространение получил способ продувки через устанавливаемые в днище ковша пористые огнеупорные встав­ки или пробки (рис. 10.11); в тех случаях, когда продувку проводят одновременно через несколько пробок (вставок), эффективность воздействия инертного газа на металл су­щественно увеличивается.

Рис.10.11.Конструкция пористой пробки(вставки) для продувки металла аргоном:

1-вставка с каналами для прохода газов; 2-огнеупорный корпус;3-гнездовой кирпич

Продувка с расходом газа до 0,5 м³/т стали достаточна для усреднения химического сос­тава и температуры металла; продувка с интенсивностью до 1,0 м³/т влияет на удаление из металла неметаллических включений; для эффективной дегазации необходим расход инертного газа 2-чЗм³/т металла.

Во многих случаях продувку инертным газом проводят одновременно с обработкой металла вакуумом. В этом случае расход инертного газа может быть существенно уменьшен. Совмещение продувки инертным газом обработкой шлаком спо­собствует повышению эффективности использования шлаковых смесей, так как интенсивное перемешивание при продувке увеличивает продолжительность и поверхность контакта ме­талла со шлаком. Если при этом ковш, в котором осуществ­ляется такая обработка, накрыт крышкой, то наличие в пространстве между крышкой и поверхностью шлака атмосферы инертного газа предохраняет металл от окисления, а сниже­ние потерь тепла позволяет увеличить продолжительность контакта металла с жидким шлаком. На этом принципе осно­вана разработанная на одном из заводов Японии технология так называемого САВ-процесса (от слов Capped-Argon-Bubb- ling) (рис. 10.12); данная технология предусматривает нали­чие на поверхности металла в ковше синтетического шлака заданного состава.

В тех случаях, когда из плавильного агрегата в ковш попадает какое-то количество конечного окисленного шлака (например, при выпуске плавки из конвертера), используют метод, названный металлургами Японии SAB-процессом (рис. 10.13).

Введение в металл добавок в нейтральной атмосфере и хорошее их усвоение при перемешивании металла инертным газом обеспечивается в несколько усложненном способе за­щиты зоны продувки, названном CAS-процессом.

По этому способу в ковш сверху вводят огнеупорный кол­пак, закрытый снизу расплавляющимся металлическим кону­сом, таким образом, чтобы внутрь этого колпака не попал шлак; затем снизу под колпак подают аргон.

Рис.10.12.Схема САВ-процесса:

1-ковш с металлом; 2-крышка ковша;3-устройство для загрузки ферросплавов;

4-отверстие для отбора проб; 5-синтетический шлак;6-шиберный затвор;7-пористая пробка для введения аргона

Рис.10.13. Схема SАВ-процесса:

1-подача флюсов и добавок; 2-синтетический шлак; 3-окислительный конечный шлак.