8.2. Задачі позапічної обробки сталі в конвертерних цехах

Постійно зростаючі вимоги до якості сталі, а також до зниження енергетичних і сиро­винних витрат на її виробництво привели до розробки ряду нових прогресивних технологій, які включають обробку металу в ковші або спеціальних агрегатах позапічної обробки. Сьогодні розроблені і застосовуються в конвертерних цехах різноманітні способи вторинної обробки рідкого металу, наприклад, продувка у ковші нейтральним газом, обробка при зниженому тиску (вакуумування), нагрівання сталі в ковші, десульфурація порошками, шлаками та ін. Операції розкислювання і легування металу також найчастіше здійснюють у ковші при ви­пуску металу з конвертера або на установках позапічної обробки.

Додаткова обробка металу в ковші може істотно поліпшити техніко-економічні показ­ники конвертерної плавки і, головне, - забезпечити одержання сталі високої якості з низь­ким вмістом сірки, фосфору, кисню і неметалевих включень, водню, азоту.

В таблиці 8.2 наведені задачі, які можуть виконуватись за допомогою позапічної оброб­ки, в залежності від призначення і виду сталі.

При позапічній обробці сталерозливний ківш як ємкість, призначена для прийому і транспортування металу, стає активним учасником технологічних процесів.

При виготовленні футеровки сталерозливних ковшів, призначених для експлуатації в умовах позапічної обробки сталі, використовують вогнетривкі матеріали нейтрального (на основі Аl203) і основного (СаО, МgО) складів. Цегляна і монолітна футеровки забезпечують високу стійкість сталерозливних ковшів.

У сталерозливних ковшах з основною футеровкою значно ефективніше проходить де­сульфурація і дефосфорація сталі. Так, якщо в ковшах з алюмосилікатною (до 45% Аl203) футеровкою ступінь десульфурації при обробці складає 65-80%, то в ковшах з вапнянопе-риклазовою футеровкою ця величина досягає 90% і вище.

Застосування основних і високоглиноземистих футеровок висуває особливі вимоги до теплоізоляції і теплового режиму сушки, розігрівання і експлуатації футеровки.

Для зменшення охолодження металу поліпшують теплоізоляцію футеровки (за допо­могою додаткового шару теплоізоляції), використовують спеціальні кришки, що встанов­люються на ківш. У періоди між плавками футеровку ковша підігрівають на спеціальних стендах (рис. 8.24). Перед заливкою металу доцільно нагрівати футеровку до 800-1200°С.

Високоякісні вогнетриви, проміжні ремонти торкретуванням, оптимальні режими теп­лової роботи футеровки ковшів можуть забезпечити зниження споживання ковшової цегли до 4 кг/т сталі і нижче.

Для ефективної позапічної обробки, підвищення стійкості сталерозливних ковшів не­обхідно запобігати попаданню пічного шлаку у ківш.

8.3. Відсікання і виявлення шлаку при випуску металу з конвертера

Попадання пічного (конвертерного) шлаку у ківш приводить до підвищеного угару еле­ментів розкислювачів і легуючих, забруднення сталі неметалевими включеннями, можливо­го переходу фосфору зі шлаку в метал, знижує ефективність процесів десульфурації при обробці, зменшує стійкість футеровки ковша.

При нахилі конвертера для випуску металу шлак може попадати у сталерозливний ківш на початку випуску. Щоб уникнути цього, сталевипускний отвір закривають зовні проб­кою. При повороті конвертера для випуску металу пробка перешкоджає витіканню шлаку, а при контакті з рідким металом вона випадає або пропалюється, і сталь надходить у ківш без шлаку.

Для відділення металу від шлаку на початку і в кінці випуску застосовують здатність шлаку згущуватись за рахунок присадок, які сприяють його згортанню і затвердінню, на­приклад, коксу або графіту. В результаті знижується вміст заліза у шлаку, він згущується і в меншій кількості потрапляє у ківш.

Надійним технологічним прийомом відсікання шлаку є неповний випуск металу з кон­вертера. Зрозуміло, що в цьому випадку дещо знижується продуктивність сталеплавильно­го агрегату.

На рис. 8.25. наведені інші способи відсікання шлаку. Один із них передбачає випуск сталі через проміжний ківш (рис. 8.25, а). Широко використовують вогнетривкі плаваючі кулі і стопори (рис. 8.25, б і 8.25, в). їх розміри і масу добирають так, щоб вони занурюва­лись у шлак, плаваючи над металом. Такі поплавки забезпечують автоматичне перекриття випускного отвору відразу після закінчення випуску металу і суттєво скорочують кількість шлаку, що надходить у сталерозливний ківш зі сталлю.

Один із пристроїв для відділення шлаку від металу при випуску з конвертера являє собою футерований канал типу сильфона, через який стікає зливаний метал (рис. 8.25, г).

Форма і конструкція його такі, що статичний тиск порції металу, яка знаходиться в ньому після випуску, підтримується у рівновазі із статичним тиском шлаку, що рухається слідом за рідким металом.

Для запобігання попадання шлаку при зливанні металу сталі можуть використовувати і шиберні затвори (рис. 8.25, д). Розповсюдження одержав пневматичний стопор (рис. 8.25, е). При появі шлаку поворот замикаючого пристрою забезпечує перекриття сталевипускного отвору як механічно, так і газом, що подається у сталевипускний отвір. Застосовуваний пристрій надійний в роботі і знаходить широке використання.

Вирішуючи задачу відсікання шлаку при випуску, необхідно об'єктивно і швидко ви­значати момент появи шлаку. Порівняно з візуальними спостереженнями за випуском більш точні і надійні результати дають спеціальні пристрої, що дозволяють виявляти шлак у ви­тікаючому струмені металу.

Надійним і освоєним у практиці є електромагнітний індикатор шлаку. В конвертері два індуктори розташовують у футеровці сталевипускного отвору з обох боків кон­трольованого потоку.

При пропусканні струму певної частоти через один з індукторів в другому наводиться ЕРС індукції. Величина останньої залежить від магнітної проникності середовища. Тому поява шлаку в струмені металу приводить до зміни ЕРС індукції, що фіксується приладом контролю і є сигналом для відсікання шлаку (рис. 8.26 і 8.27).

Ефективні результати дає поєднання роботи електромагнітного індикатора шлаку і пневматичного його відсікання. В цьому випадку кількість шлаку, що потрапляє у ківш, не перевищує 0,4%, при звичайній практиці - 0,5-1,5%.