LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

можуть перевищувати 0,03%. Середнє значення вмісту алюмінію в пробах зі стальковша після обробки на УДМ для групи дослідних плавок становило 0,054 %, в пробах, відібраних з кристалізатора на початку розливки 0,029 %, в середині розливки 0,039 %, в кінці розливки 0,035 %, тобто в наявним є збільшення втрат алюмінію на початку розливки приблизно на 0,01 %.

Різке збільшення втрат алюмінію на початку розливки можна віднести, зокрема, за рахунок взаємодії з киснем повітря у процесі установки захисної труби і взаємодії з емульгованим в металі ковшевим шлаком, що попадає в промковш в кінці розливки плавки. Обидві ці причини призводять до різкого, хоч і нетривалого зниження концентрації алюмінію у вхідному потоці.

Стабілізація вмісту алюмінію в сталі у вузьких межах вимагає її додаткової обробки (зокрема, введення в промковш алюмінію у вигляді катанки або порошкового дроту). Найбільш раціональним є введення невеликої кількості алюмінію на початку розливки останніх плавок в серії (починаючи з 3...4 плавки).

Для оцінки кількості алюмінію, що вводиться в промковш з метою компенсації його окислення і стабілізації концентрації у вихідному потоці, використана математична модель структури потоків в ПК.

Зміна в часі вмісту алюмінію в металі приймальної секції в рамках моделі ідеального змішення описується одним звичайним диференціальним рівнянням:

, (8)

де [Al]ВХ - концентрація алюмінію в металі на вході ПК; [Al]1 - концентрація алюмінію на виході приймальної секції; - середній час перебування металу в приймальній секції; ; G - місткість приймальної секції; R - масова швидкість розливки; [Al]ДОП - додаткова концентрація алюмінію у вхідному потоку за рахунок введення катанки, % мас., яка розраховувалася за формулою ; w - швидкість введення катанки, м/с; g - її лінійна маса, кг/м; - міра засвоєння алюмінію, % (для розрахунку на математичній моделі ПК дорівнювала 70 %).

Для розливної секції можна використати однопараметричну модель із зворотним перемішуванням:

, (9)

де w - осереднена за поперечним перетином ПК швидкість руху рідини; Deff - ефективний коефіцієнт турбулентної дифузії; [Al] - концентрація алюмінію, % мас.

На вході розливної секції ПК (тобто біля перегородки) . При інтегруванні рівнянь (8)-(9) можна взяти [Al]ВХ=0,03 % (крім 1-4 мін. на початку розливки чергової плавки, коли [Al]ВХ~0 %), враховуючи отримані внаслідок статистичного аналізу оцінки інтенсивності вторинного окислення алюмінію в стальковші і струмині, що поступає в ПК, за винятком декількох хвилин на початку розливки чергової плавки в серії. На виході розливної секції ПК . Умови перемішування в ній характеризуються одним параметром - числом Пекле .

Втрати алюмінію, які необхідно скомпенсувати за рахунок додаткового введення алюмінію в приймальну секцію ПК на початку розливки плавки, можна оцінити за рівнянням:

(10)

де - середня концентрація алюмінію на виході розливної секції; - поточна концентрація, що залежить від часу; τразл - час розливки плавки. Встановлено, що чим вище максимальне зниження концентрації [Al] на виході ПК, тим вище і сумарні втрати алюмінію.

Розрахована за теплофизичною математичною моделлю залежність оптимальної швидкості введення монолітної алюмінієвої катанки від її діаметра і перегріву металу має вигляд (для поперечного обтікання дроту конвективними потоками; числове значення отримане для LПРОВ = hПК):

, (11)

де DТ - перегрів металу в ПК (К), d - діаметр катанки(мм).

Звичайно катанку (або порошковий дріт) вводять у промковш під кутом 40-700 до вертикалі, що помітно збільшує довжину навантаженої частини і, отже, оптимальну швидкість введення. При вертикальному введенні оптимальна швидкість введення алюмінієвої катанки діаметром 10...12 мм знаходиться в межах 0,10...0,12 м/с, при похилому введенні в межах 0,30...0,36 м/с. При виборі режиму введення потрібно враховувати, що міра засвоєння добавок, що вводяться в приймальну секцію ПК в досить широкому інтервалі варіювання швидкості введення практично не залежить від неї, що дає можливість легко погоджувати швидкість подачі алюмінію і швидкість розливки за рахунок варіювання в раціональних межах швидкості і кута введення катанки.


5. РЕЗУЛЬТАТИ ПРОМИСЛОВОГО ВИПРоБОВУВАННЯ КОРЕКТУВАННЯ ВМІСТУ АЛЮМІНІЮ В СТАЛІ ШЛЯХОМ ВВЕДЕННЯ АЛЮМІНІЄВОЇ КАТАНКИ В ПРОМКОВШ

Випробовування режимів обробки сталі в промковші монолітною алюмінієвою катанкою здійснювалося в промислових умовах конверторного цеху МК "Азовсталь". Об'єктом дослідження були низьколеговані і вуглецеві конструкційні марки сталі - 13ГС, 13Г1СУ, 17Г1СУ, 09Г2ФБ, 10Г2ФБ, Ст3сп і інш.

Повне перенесення введення Al з СК в ПК нераціональне, оскільки обмежена гранична величина підвищення вмісту Al в металі за рахунок введення катанки. Найкращі результати за стабілізації вмісту алюмінієм забезпечує введення алюмінієвої катанки діаметром 10...12 мм на початку розливки останніх плавок в серії.

Введення алюмінієвої катанки в ПК проводилося трайбаппаратом з швидкістю 0.10...0.30 м/с, якщо вміст Al в пробі з СК після завершення позапічній обробки не перевищував 0.035%. Зміни макроструктуры металу, його механічних властивостей і забрудненності осьової зони неметалічними включеннями не виявлено.

Вміст алюмінію в перших метрах слябів, відлитих з введенням катанки на початку розливки чергової плавки, стабільний і цілком відповідає технічним вимогам (0,02<[Al]<0,05 %). Результати оцінки оптимального інтервалу швидкості введення монолітної алюмінієвої катанки з урахуванням обмежень за граничною величиною приросту концентрації елемента в умовах введення в промковш, використані в процесі розробки технологічних рекомендацій з обробки сталі мікролегуючими добавками в промковші (РТП 232-54-97, РТП 232-46-98) і випробувані на всьому обсязі виробництва низьколегованих марок сталі.

За рахунок використання рекомендацій з введення алюмінію в ПК знижена частота перепризначення плавок якісних низьколегованих марок сталі на сталь звичайної якості, що дозволило скоротити в два рази відсортування плавок з невідповідності вмісту алюмінію нижній марочній межі. Пайовий економічний ефект від оптимізації режимів розкислення і легування сталі алюмінієм в промковше в умовах ОАО МК "Азовсталь" становив 60 тис. грн.


ВИСНОВКИ

  • У дисертації приведене теоретичне узагальнення і нове рішення наукової задачі підвищення якості безперервнолитого металу за рахунок рафінування від НВ в секціонованих ПК з фільтруючими перегородками раціональної конструкції і додаткового розкислення сталі в ПК алюмінієм з метою стабілізації її хімічного складу.

  • На основі дослідження поля швидкостей методом візуалізації потоків в гідравлічній моделі трьохсекційного проміжного ковша з фільтруючими перегородками встановлено, що як в приймальній секції, так і в розливній секції існує розвинена циркуляція рідини. Задовільний опис структури потоків в


  •