4 Слайд

способ азотирования жидкой стали в ковше путем продувки металла снизу азотом с помощью футерованной фурмы с одновременной подачей струй азота сверху на поверхность металла под конусом защиты.

Однако такой способ азотирования жидкой стали в ковше является недостаточно эффективным, т.к. не в полной мере используются подсасывающие свойства струй азота под конусом защиты фурмы. В частности, не предусматривается организация смыкания струй азота снизу между собой у поверхности металла, что не позволяет осуществлять максимальное подсасывание потока азота снизу при выходе его из металла через поверхность, оголенную от шлака в ковше.

Кроме того, не используется газодинамический эффект движения струй азота сверху под конусом защиты, т.к., например, наибольший подсос потока извне имеют струи газа при их вращении вокруг своей оси при различных скоростях их движения. Отсутствие организованного движения струй азота сверху под конусом защиты фурмы не позволяет получать эффект противодавления для потока азота снизу, поступающего из металла в ковше.

------

Все вышеназванные недостатки не позволяют получать высокие скорости насыщения металла азотом, что является очень важным в условиях скоротечности внепечной обработки стали азотом. Следовательно, снижается эффективность использования азота при азотировании жидкой стали в ковше, а также не обеспечивается требуемая эффективность внепечной обработки стали и не достигаются оптимальные технологические свойства стальных отливок после внепечной обработки металла азотом в ковше.

5 Слайд

продувку металла потоком струй азота снизу через сопла головки фурмы и потоком струй азота сверху через сопла фурмы под конусом защиты. При продувке металла потоком струй азота снизу при выходе из металла его подсасывают потоком продуваемых сверху струй азота под конусом защиты. Далее поток этих струй азота направляют на поверхность оголенного из-под шлака в ковше металла. Использование изобретения обеспечивает повышение степени азотирования жидкой стали в ковше и повышение качества стальных отливок.

Технический результат данной технологии, включающий продувку металла двумя потоками газообразного азота, снизу через сопла головки фурмы и сверху струями азота через сопла над конусом защиты, отличается тем, что с целью увеличения степени насыщения металла азотом и повышения экономичности его использования поток азота снизу при выходе из металла подсасывают струями азота сверху над конусом защиты и направляют эти струи на поверхность оголенного из-под шлака металла в ковше.

6 Слайд

Способ (способ азотирования жидкой стали в ковше путем продувки металла снизу азотом с помощью футерованной фурмы с одновременной подачей струй азота сверху на поверхность металла под конусом защиты)отличается от наиболее близкого аналога тем, что с целью увеличения степени использования и снижения расхода азота снизу струи азота сверху под конусом защиты вращают вокруг своей оси и направляют на поверхность барботажного металла в ковше.

7 Слайд

На рисунок 1 изображена схема, поясняющая описываемый способ азотирования жидкой стали в ковше на основе применения футерованной фурмы (фиг.2) с использованием конуса защиты.

Предлагаемый способ азотирования жидкой стали в ковше осуществляют следующим образом.

После выпуска жидкой стали из печи в ковш (4) осуществляется продувка металла (5) газообразным азотом (фиг.1) с помощью футерованной фурмы (1) (фиг.1, 2) снизу через сопло головки (2) и одновременной подачей газообразного азота сверху через сопла под конусом защиты (3).

В процессе продувки металла азотом (фиг.1) снизу в зоне выхода струй газа из сопел головки фурмы образуется поток газовых пузырей (8), которые поднимаются вверх с образованием на границе раздела шлак-металл (5, 6) оголенной от шлака барботируемой поверхности металла. Причем поток газообразного азота при выходе из металла (7) теряется в атмосфере ковша, если отсутствует над этой поверхностью конус защиты.

В предлагаемом способе этот конус защиты (фиг.1) с соплами для подачи дополнительного азота навстречу потока азота снизу (8) и на поверхность металла предусматривается, что обеспечивается конструктивным исполнением фурмы (фиг.2) с конусом защиты (3).

При достижении необходимой концентрации азота в жидкой стали продувку прекращают при оптимальных значениях температуры, химического состава, раскисленности стали и усреднении этих параметров по объему металла в ковше.

Скорость азотирования жидкой стали в ковше по предлагаемому способу определяют по формуле:

где [N]  и [N]₀ - содержание азота в стали после и до продувки расплава, %.

Дополнительный поток азота сверху на поверхность оголенного из-под шлака металла позволяет увеличивать степень азотирования жидкой стали (  [N]   max) в соответствии с уравнением

где G_m - масса металла в ковше, т; S_пов - поверхность металла, оголенного из-под шлака в ковше, м²; Т_прод - длительность продувки жидкой стали в ковше, с.

Контроль текущего содержания азота в стали [N, %] при продувке по предлагаемому способу с использованием конуса защиты осуществляют по выражению

где S_пов=(  /2)(d_б-d_ф)·Н_б/cos  - где d_б и d_ф - диаметр поверхности металла, оголенного из-под шлака, и диаметр корпуса фурмы, м; Н_б - высота «буруна» металла относительно границы раздела шлак-металл, м;   - угол наклона образующей конуса защиты к оси фурмы, град.

Чем интенсивнее продувка металла азотом снизу, тем большая поверхность металла (S_пов   max; Н_б   max) оголяется от шлака и тогда для его насыщения азотом (ур-е 3) необходимо увеличивать расход азота сверху или организовывать режим движения струй азота сверху так, чтобы они в большей степени подсасывали азот из потока снизу и направляли этот азот на поверхность металла.