МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра неравновесных процессов, метрологии и экологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему:
«Анализ массообменных процессов в промежуточном ковше и механизмов удаления неметаллических включений из расплава»
Студентка д. о. III курса
Специальность: физика
Специализация: физика
неравновесных процессов
Пономаренко А.В.
Научный руководитель:
д.т.н., проф. Недопекин Ф. В.,
н.с. Комаров В. Ф.
Донецк – 2011
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Промежуточный ковш в современной технологии непрерывной разливки 4
2 Анализ химического состава и причин образования неметаллических включений 6
ВЫВОДЫ 32
ЛИТЕРАТУРА 33
Введение
Традиционные методы ковшевой металлургии не решают проблемы глубокого рафинирования стали от мелких (< 10-20 мкм) неметаллических включений. После раскисления и внепечной обработки в жидкой стали остается много включений, которые вследствие своей малости не имеют собственного вектора скорости, поэтому находятся во взвешенном состоянии и длительное время участвуют в конвективном движении вместе с металлом. При охлаждении металла уменьшается величина константы реакции раскисления и в металле выделяется из раствора дополнительное количество неметаллических включений, тоже в основном мелких. Таким образом, перед кристаллизацией в стали накапливается значительное количество мелких включений. Только за счет их удаления возможно повысить степень чистоты стали по общему содержанию кислорода, так как включения, образующиеся в процессе кристаллизации, в большей части своей остаются в слитке.
Непрерывная разливка создает хорошие условия для совмещения разливки и способов рафинирования металла. Промежуточный ковш является финальным агрегатом производственной линии непрерывной разливки, в котором металл находится в жидком состоянии и еще отсутствует явление кристаллизации. В последние годы отмечается тенденция в использовании промежуточного ковша в качестве самостоятельной реакционной емкости, позволяющей осуществлять дополнительное рафинирование и доводку металла для разливки на МНЛЗ.
Эффективность использования промежуточного ковша для данных целей в значительной степени зависит от знания причин образования неметаллических включений, их физико-химического состава, а также всех возможных методов очистки металла и умения контролировать гидродинамические потоки и тепломассообменные процессы, протекающие в расплаве при непрерывной разливке стали.
1 Промежуточный ковш в современной технологии непрерывной разливки
Внеагрегатные способы улучшения качества широко вошли в практику производства стали. Однако при этом нежелательно увеличивается пауза между выпуском металла из агрегата и началом разливки, существенно снижается температура и требуется надежная защита металла от контакта с воздухом при разливке для сохранения полученного эффекта.
Непрерывная разливка создает хорошие условия для совмещения разливки и способов рафинирования металла, а также имеет ряд существенных технико-экономических преимуществ. Исключена необходимость иметь большое количество изложниц, поддонов и другого оборудования. Металл имеет плотную, мелкозернистую структуру, лучшее качество поверхности слитков[1]. Полученные слитки не нужно прокатывать на крупных обжимных станах (блюминги, слябинги). Применение непрерывной разливки в металлургическом производстве быстро возрастает [2, 3].
Промежуточный ковш является составной частью производственной линии непрерывной разливки. Форма и размеры промежуточного ковша (рис. 1.1) определяются путем математических расчетов и на водяных моделях. Наблюдается и реализуется на практике тенденция к увеличению размеров промежуточного ковша. Для регулирования потоков и времени нахождения металла в промежуточном ковше с целью создания благоприятных условий для выделения из него глинозема и других включений используют перегородки и пороги [4].
В определенных случаях газопродувочные элементы, установленные в днище или стенах промежуточного ковша для введения инертных газов, служат для той же цели.
Индукционный или плазменный подогрев металла в промежуточном ковше позволяет улучшить его тепловой баланс.
Шлаковая смесь в промежуточном ковше предназначена для уменьшения тепловых потерь металла, исключения его контакта с воздухом и ассимиляции всплывающих неметаллических включений [5]. Жидкий металл в процессе плавки и разливки постоянно находится в контакте со шлаком и взаимодействует с ним. Состав шлака, его температура, жидкоподвижность и другие параметры оказывают решающее влияние на процесс плавки и качество металла.
Разработка состава шлаковой смеси ведется в направлении создания двухслойного покрытия [6]: жидкий слой для ассимиляции неметаллических включений и предотвращения окисления и слой, состоящий в основном из порошка, создающий теплоизоляцию металла с температурой поверхности 600–650°C.
Рис.1.1 - Промковш в схеме МНЛЗ:
1 – шлаковая зона; 2 – сталеразливочный ковш; 3 – изоляция;. 4 – устройство для продувки газом; 5 – рабочий изнашиваемый слой футеровки; 6 – скользящий затвор с защитной трубой; 7 – защитный слой; 8 – система для продувки газом; 9 – стопор-моноблок; 10 – погружной стакан (монолитный); 11 – кристаллизатор; 12 – промежуточный ковш; 13 – перегородка с керамическим фильтром; 14 – изоляционный слой; 15 – погружной стакан (составной из двух частей); 16 – опорная плита; 17 – скользящий затвор ПК; 18 – рабочая изнашиваемая футеровка; 19 – стакан свободной разливки
В последние годы отмечается тенденция в использовании промежуточного ковша в качестве самостоятельной реакционной емкости, позволяющей осуществлять дополнительное рафинирование и доводку металла для разливки на МНЛЗ [7, 8].
Эффективность использования промежуточного ковша для данных целей в значительной степени зависит от гидродинамических потоков и как следствие тепловых процессов протекающих в расплаве при непрерывной разливке стали.