4 Индивидуальное задание.

Способы и технологии внепечной обработки стали на УКП

Проведение технологических операций вне плавильного агрегата называется внепечной обработкой стали (другие названия: внепечная металлургия, ковшевая металлургия, внеагрегатная обработка, ковшевое рафинирование). Внепечная металлургия включает следующие способы обработки – рафинирование металла синтетическими шлаками, твердыми, жидкими шлаковыми смесями; продувка металла инертными газами и вакуумирование.

Процессы внепечной обработки позволяют существенно улучшить качество стали (механические свойства, коррозионную стойкость, электротехнические показатели и др.), получить сталь с принципиально новыми свойствами, например, сталь со свободными междуузлиями, содержащую 0,003 % С и 0,004 % N и не имеющую предела текучести, т. е. способную работать до предела прочности. Основная цель внепечной обработки стали – осуществление ряда технологических операций быстрее и эффективнее, чем в обычных сталеплавильных агрегатах. Внепечная обработка обеспечивает следующие преимущества:

1) выравнивание температуры металла;

2) выравнивание химического состава металла;

3) легирование и точное доведение химического состава до заданного;

4) окончательное раскисление;

5) удаление неметаллических включений (далее НВ);

6) модифицирование НВ;

7) десульфурация металла;

8) дегазация;

9) снижение содержания нежелательных примесей цветных металлов;

10) регулирование температуры металла;

11) глубокое обезуглероживание металла и др.

Окислительный характер конечного шлака может существенно повлиять на эффективность процессов раскисления, десульфурации, рафинирования от НВ; шлак может быть источником перехода в металл фосфора, серы, водорода, азота. Футеровка ковша в случае обработки в нем глубокораскисленного металла может быть источником поступления в сталь кислорода и причиной загрязнения стали оксидными включениями. Важной и не простой в инженерном решении является проблема предотвращения попадания в ковш печного шлака (“отсечки” шлака). Особенно важно организовать отсечку шлака, содержащего много оксидов железа (а также много фосфора).

Технология обработки стали на установке ковш – печь предусматривает ряд операций: доводка и усреднение стали по химическому составу; десульфурация металла до требуемого уровня; нагрев в заданном интервале температур; микролегирование стали и модифицирование НВ; дегазация (в ограниченных пределах); рафинирование от НВ. Ковш – печь служит буферной емкостью между плавильным агрегатом и машиной непрерывной разливки для обеспечения условий разливки стали сериями плавок.

Для проведения операций обработки используются шлакообразующие смеси, легирующие добавки, аргон для перемешивания металла и расходуется электроэнергия, чтобы компенсировать теплопотери, причем процесс обработки должен вестись с минимальным расходом материальных и энергозатрат.

Для увеличения количества рафинировочного шлака возрастают затраты на его формирование, затраты электроэнергии на нагрев и расплавление шлакообразующих. Формирование шлака требует временных затрат, что также связано с затратами электроэнергии. Поэтому химический состав шлака и его количество должны быть оптимальными, чтобы обеспечить максимальную его десульфурирующую способность, удовлетворительную жидкоподвижность, минимальную окисленность и низкую температуру плавления.

Применение качественных шлакообразующих (извести и плавикового шпата) позволяет в значительной мере сократить расход энергии . При работе печи – ковша с оптимальной толщиной слоя шлака (10 – 15см) возможно уменьшение теплопотерь с охлаждающей водой на 2,5 – 3,5 стали. Для снижения уровня теплопотерь с охлаждающими газами необходимо работать с минимальным разрежением дымососа (должно наблюдаться легкое выбивание дыма вокруг электродов).