LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості безперервнолитого металу за рахунок рафінування і додаткового розкислення сталі в промковші

інтервалі ; N0 - загальне число включень з розрахунку на одиницю об'єму металу).

При використанні відносної функції розподілу і з урахуванням скорочення чисельника і знаменника на N0 при виведенні (3) константи швидкості коагуляції K(v1, v2) розраховувалися за рівнянням:

, (4)

де dv1, dv2 - діаметри включень об'ємом v1 і v2 відповідно; - питома швидкість дисіпації турбулентної кінетичної енергії; - кінематична в'язкість; - ефективність зіткнень; С - постійна, рівна 4/3.

Для вільної струмини середнє значення питомої дисіпації енергії оцінювалося за рівнянням:

, (5)

де I - імпульс вільного струменя; - щільність металу; Н - довжина вільної струмини; V - об'єм розплаву.

У рівняння системи (3) входить безразмерний твір або, що більш зручно для алгебраїчних перетворень, , яке може бути зведене до форми, що залежить лише від перетину отворів джерела і довжини струмини, але не від об'єму агрегату (зони):

, (6)

де: , NОТВ - число отворів; Sобщ - загальний перетин отворів.

Процеси коагуляції (і одночасно видалення НВ в шлак) в приймальній секції для стаціонарних умов розливки безпосередньо описуються системою рівнянь (3). Однак для розливної секції ПК картина течії і математичний опис процесів рафінування складніше. Спрощено можна розділити стадії коагуляції і рафінування, і один рівчак трехсекційного промковша представити комбінованою моделлю, яка включає:

  • осередок ідеального змішення з коагуляцією і видаленням НВ, що характеризує приймальну секцію ПК;

  • осередок ідеального змішення з коагуляцією НВ, що характеризує область вільної струмини в розливній секції ПК;

  • зону видалення НВ в розливній секції зі структурою потоків, близькою до моделі ідеального витіснення.

Промковш без перегородок представляється аналогічною моделлю.

Видалення НВ в розливній секції при умовах, близьких до стаціонарних (), описувалося на основі двухпараметричної моделі зі зворотним перемішуванням:

, (7)

де ui - швидкість спливання i-й фракції НВ; Dx, Dy- ефективні коефіцієнти турбулентної дифузії; w - осереднена швидкість течії рідини в перетині ПК; ci - концентрація НВ i-й фракції.

Достоїнством моделі зі зворотним перемішуванням є можливість оцінки параметрів перенесення DX і частково DY по кривих відгуку моделі ПК або реального ПК на обурення за потоком (імпульсне або ступінчасте). У першому наближенні DX=DY=Deff).

Граничні умови для рішення (7) приймалися такими:

на лівій межі; на правій межі ; на нижній межі ; на верхній межі .

Розроблена модель дозволяє прослідкувати вплив основних конструктивних параметрів перегородки з каналами на рафінування металу.

При невеликому куті нахилу каналів довжину вільної частини струминм для області коагуляції можна прийняти рівною довжині розливної секції, тому що варіювання кута нахилу каналів в межах 0... 200 слабо впливає на максимальну довжину струминм. Перетин каналів перегородки зручно охарактеризувати відносною величиною ( - відносний сумарний перетин каналів; - площа перетину ПК по перегородці; - сумарна площа перетину каналів).

Для розрахунків впливу конструктивних параметрів фільтруючих перегородок на процеси коагуляції і рафінування сталі від НВ брався логнормальный закон розподілу НВ за розмірами. Збільшення числа отворів (при збереженні постійним їх сумарного перетину) призводить до зниження загальної забрудненності металу НВ. У цьому ж напрямі, але трохи слабше впливає зниження сумарного перетину каналів в перегородці (чим менше сумарний перетин, тим сильніше розвиваються процеси коагуляції). При постійному сумарному відносному перетині отворів Sотн=0,1 збільшення числа отворів з 3 до 9 призводить до зниження розрахункового залишкового вмісту великих і середніх НВ діаметром понад 14 мкм на 76 %. Зниження сумарного перетину отворів в 4 рази (з Sотн=0,2 до Sотн=0,05) при постійному їх числі (в розрахунку 9) призводить до зниження розрахункового залишкового вмісту середніх і великих НВ на 49 %.

Однак отримані результати адекватні лише для відносно великих отворів в перегородці (діаметром 50-100 мм), так як при подальшому зниженні діаметра одиничного отвору буде зменшуватися і довжина вільної струмини, і в рівнянні (6) доведеться враховувати залежність Н=Н(Sотн). Орієнтовно довжина вільної струмини, в якій досить інтенсивно протікають процеси коагуляції, не перевищує 10-20 діаметрів одиничного отвору (тобто 1...2 метрів).

Дослідно-промислова перевірка результатів фізичного і математичного моделювання процесів рафінування в ході розливки через ПК з фільтруючими перегородками проводилася в промислових умовах конвертерного цеху металургійного комбінату "Азовсталь".

Розливка здійснювалася на дворівчаковій слябовій МБЛЗ, при цьому фільтруюча перегородка встановлювалася лише на один з рівчаків (другий- порівняльний).

Найбільш помітний вплив установка фільтруючих перегородок має на забрудненність металу оксидными включеннями (середній бал з оксидних включень знижується в 2,67 рази, з силікатних в 2,11...2,54 рази). Оцінку забрудненності на пробах, відібраних від листового прокату, проводили металографічним методом Ш по ГОСТ 1778-70 порівнянним за п'ятибальною еталоною шкалою в процесі перегляду всієї площі нетравлених шліфів. Кількісний підрахунок змісту НВ проводився методом індексів (метод "Л" по ГОСТ 1778-70).

Вплив параметрів фільтруючої системи на ефективність рафінування досліджувався на плавках низьколегованих марок сталі 17Г1СУ і 09Г2С. В міру зменшення сумарного перетину отворів в перегородці ефективність рафінування спочатку збільшується (при переході від звичайної переточної системи до фільтруючої перегородки), а потім залишається практично постійною (при переході від трьохрядної до дворядної схеми розташування отворів постійного перетину).

При дослідженні механічних властивостей різних марок сталі, відлитої із застосуванням фільтруючих перегородок, встановлено, що стійкі показники сталі всіх марок за рахунок підвищення ефективності рафінування від НВ в промковші практично не змінюються. Показники ударної в'язкості як вуглецевих, так і низьколегованих сталей помітно зростають (для сталі 09Г2С КСU-60 зростає на 29%, для сталі 17Г1СУ КСU-40 зростає на 14%, для Ст3 КСU+20 зростає на 18%). Отримане зниження забрудненності сталі НВ дозволяє зменшити більш ніж в 2 рази об'єм вирізки на листах з дефектами.


4. ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ВТОРИННОГО ОКИСЛЕННЯ І ДОРОЗКИСЛЕННЯ МЕТАЛУ В ПРОМКОВШІ

Практично для всіх марок вуглецевої і низьколегованої сталі, що виплавляються в кисневих конвертерах (Ст3сп, 09Г2ФБ, 13Г1СУ, 17Г1СУ і інш.), вміст алюмінію в готовій сталі повинен знаходитися в межах 0,02...0,05%. Однак в ході розливки плавки відбувається зниження вмісту алюмінію, і метал перших метрів безперервнолитої заготовки з чергової плавки може не відповідати марочним вимогам. Втрати алюмінію на початку розливки 5-6 плавки в серії