5. Внепечная обработка стали

1.Особенности процессов внепечной обработки.

Увеличение вместимости ДСП и удельной мощности трансформаторов делает проведение процессов рафинирования, особенно с восстановительным периодом, нерациональным. Значительный эффект в улучшении ТЭП с одновременным улучшением качества стали дает внепечная обработка жидкой стали с применением вакуума, кислорода и инертных газов, порошков металлов, сплавав и соединений, синтетического шлака.

Особенностью рафинирования металла вне печи является использование наиболее благоприятных физических и физико-химических условий удаления из металла примесей и получения стали необходимого состава. По сравнению с ДСП условия при внепечном рафинировании характеризуются:

0. Увеличением скорости взаимодействия металла со шлаком или газовой фазой вследствие значительного увеличения контактной поверхности между этими фазами, а также благодаря перемешиванию, способствующему дроблению стали на малые объемы с большой поверхностью.

1. Улучшением термодинамических условий удаления примесей в результате изменения состава газовой фазы или создания вакуума, обработки шлаком с оптимальными физико-химическими свойствами.

Методы внепечного рафинирования позволяют решать следующие задачи:

1. Обезуглероживание металла до весьма низких концентраций углерода (<0,010%)-достигается обработкой в вакууме, продувкой кислородом вместе с инертными газами.

2. Глубокое рафинирование металла от серы (0,003%) - достигается обработкой шлаком или введением в металл десульфурирующих добавок.

3. Раскисление с получением стали мало загрязненной неметаллическими включениями регулируемой формы и размеров достигается вакуумированием или обработкой порошком металлов и других материалов.

4. Удаление из металла водорода ( 210^-4 %)-вакуумированием.

5. Получение металла необходимого состава с регулированием содержания раскислителей и легирующих элементов в узких пределах, а также с уменьшением их угара - вакуумированием, введением раскислителей и легирующих при низком окислительном потенциале контактирующих с металлом шлаковой или газовой фаз.

6. Выравнивание состава и температуры металла в объеме ковша, регулировка температуры продувкой инертным газом, дополнительным нагревом в ковше.

2.Продувка стали в ковше инертным газом.

Наиболее простым способом внепечной обработки стали с целью улучшения ее качества является продувка жидкого металла в ковше инертным газом, которую применяют как самостоятельно, так и при обработке стали другими более сложными способами и методами. Пузырьки газа, всплывающие при продувке через весь слой металла, оказывают на него рафинирующее воздействие. Вследствие увеличения интенсивности массопереноса в ковше выравнивается состав и температура в объеме металла. Интенсивное перемешивание ускоряет доставку НВ к поверхности металл-шлак и удаление их из стали. Этому же способствует удаление НВ с пузырьками продувающего газа вследствие их адсорбции на поверхности этих пузырьков.

Н аиболее часто для продувки в ковше применяют аргон, который получают на кислородных станциях металлургических заводов при разделении воздуха с целью производства кислорода. Расход аргона при продувке составляет 0,3-2,0 м³/т стали. Газ в металл подают через погружаемую фурму («ложный стопор»),через пористую огнеупорную пробку в днище ковша или через пористые швы в днище ковша. Наиболее простым способом обработки стали аргоном является продувка с применением «ложного стопора»,представляющего собой стальную трубу, футерованную снаружи огнеупорными катушками. Недостаток - наиболее интенсивное движение газа происходит вдоль стопора и это приводит к его размыванию и попаданию частиц огнеупора в сталь. К тому же стопоры представляют собой устройства разового пользования. Поэтому широкое применение для продувки получили огнеупорные пористые пробки.

В процессе продувки аргоном понижается содержание оксидных включений на 20-70%.Максимальное снижение содержания неметаллических включений происходит при содержании в стали >0,025% Al,т.е. когда образуются преимущественно включения корунда.

Важное значение имеет состав шлака. При продувке под окислительным шлаком в результате интенсификации процессов перемешивания возможно окисление металла шлаком и повышение содержания оксидных включений в стали. Поэтому необходима отсечка печного шлака на выпуске и наводка в ковше нового шлака из материалов, не содержащих оксидов железа, например известково-глиноземного.

При продувке аргоном достаточный слой шлака на поверхности металла в ковше нужен не только для теплоизоляции металла, но и для предупреждения контакта его с окислительной атмосферой воздуха. В условиях интенсивного барботажа ванны аргоном это может привести к заметному вторичному окислению, а также к некоторому поглощению азота.