Конспект Тема 1.4.5

20 Февраль 2014 →

Тема 1.4.5. Автоматизация доводки и разливки стали

Назначение процесса ковшевой доводки стали

Необходимость внепечной (ковшевой) доводки стали, особенно по химическому составу, возникла во второй половине 19 века в связи с появлением и интенсивным развитием конвертерного процесса при производстве стали.

В конвертерах возможна в основном только операция окислительного рафинирования расплава, то есть получение полупродукта, требующего, по крайней мере, проведения процедуры раскисления, то есть удаления кислорода, неизбежно накапливающегося в расплаве при окислительном рафинировании.

Целью ковшевой доводки стали является:

доведение до требуемого конечного значения химического состава выплавляемой стали;

обеспечение требуемой для нормальной разливки температуры готовой стали;

обеспечение однородности (гомогенности) расплава по указанным ранее параметрам.

Для предотвращения значительного снижения температуры металла было выработано основное правило для ввода в ковш раскисляющих и легирующих добавок: если количество подаваемых в ковш добавок более 1,5% от массы стали в сталеразливочном ковше, то они должны подаваться в ковш подогретыми (желательно в жидком виде).

Доводка стали по температуре связана в основном с нагревом металла до требуемой технологической температуры.

Гомогенизация (усреднение) металла по химическому составу и температуре частично обеспечивается при естественном перемешивании металла в ковше падающей струей металла, выпускаемого из сталеплавильного агрегата. Часто этого естественного перемешивания оказывается недостаточно, так как некоторые раскисляющие и легирующие добавки вводятся в металл непосредственно в процессе ковшевой доводки стали. В этом случае дополнительное перемешивание металла в ковше обеспечивается продувкой металла инертным газом (аргоном).

Главную задачу внепечной обработки стали можно сформулировать так: осуществление ряда технологических операций быстрее и эффективнее по сравнению с решением аналогичных задач в обычных сталеплавильных агрегатах.

Определенную позитивную роль в распространении способов внепечной обработки стали имеет то обстоятельство, что эти способы позволяют коренным образом изменять структуру и тип потребляемых ферросплавов и раскислителей в направлении значительного снижения требований к их составу и соответственно к их стоимости.

Например, использование способа аргонно-кислородной продувки позволило перерабатывать высокоуглеродистые ферросплавы и отказаться от использования дорогих низкоуглеродистых сплавов.

Наиболее удобным видом энергии для подогрева металла в сталеразливочном ковше в Процессе доводки стали является электрическая энергия.

Технологические особенности процесса доводки стали в установках печь-ковш

Возможность нагрева металла в ковше позволяет:

уменьшить перегрев металла в сталеплавильном агрегате;

провести раскисление - легирование с повышенным расходом материалов;

обеспечить глубокую десульфурацию стали за счет наводки высокоосновного восстановительного шлака.

На установке печь-ковш более эффективно используется продувка металла аргоном. Эта продувка способствует не только дегазации и перемешиванию металла, но и существенно улучшает условия взаимодействия металла и шлака, то есть десульфурации металла.

Исторически и практически сложилось так, что основное количество агрегатов печь-ковш в связи с простотой технической реализации работают на переменном токе, хотя использование постоянного тока имеет явные преимущества.

Основное преимущество установок постоянного тока заключается в исключении эффекта мерцания (фликер-эффекта) электрической дуги. Вследствие этого практически не создаются помехи во внешних цепях других потребителей электрической энергии. Дуга постоянного тока за счет стабилизации дугового разряда создает меньший шум по сравнению с дугой переменного тока. При постоянном токе через графитированный электрод можно пропускать ток большей величины и при этом расход электродов значительно (в 1,5-2 раза) меньше, чем в установках переменного тока.

При работе УПК на постоянном токе появляется возможность осуществлять глубокое рафинирование металла с меньшим расходом реагентов, ускорить процесс десульфурации и сократить длительность цикла обработки.

Большая в 1,2-1,5 раза плотность тока, чем при переменном токе, способствует увеличению скорости нагрева металла в УПК постоянного тока.

Установки печь-ковш постоянного тока можно подключать к менее мощным энергосистемам, чем УПК переменного тока.

Несмотря на высказанные очевидные преимущества УПК постоянного тока перед УПК переменного тока, широкому использование этих установок препятствуют значительные (практически непреодолимые) трудности в организации подвода электрической мощности к УПКа особенно к днищу сталеразливочного ковша в условиях использования донной продувки.

Для обеспечения условий глубокой десульфурации метала можно использовать установки печь-ковш с плазменным нагревом металла.

Поскольку в плазмотроне используется мало расходуемый вольфрамовый электрод, а в качестве плазмообразующего газа — аргон, газовая среда в рабочем пространстве УПК характеризуется высокой чистотой. Это позволяет обрабатывать ультранизкоуглеродистые или другие качественные марки стали, чувствительные к загрязнениям, например стабилизированные титаном.

Методы разливки стали

Существует нескольких способов разливки стали:

Самым трудоемким процессом разливки стали является сифонный метод.

Разливка сверху в слитки - состав с пустыми изложницами продвигается под промежуточный ковш, из которого металл сверху заливается в две-три изложницы одновременно. При высоте изложниц 1,5-2,0 м первые порции металла в виде брызг оставались на поверхности изложниц.

Самым современным способом разливки стали является разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок МНЛЗ, когда жидкий металл через промежуточный ковш заливается в водоохлаждаемый кристаллизатор, из которого попадает в зону вторичного охлаждения, откуда вытягивается с регулируемой скоростью.

Существуют машины для отливки слябовых заготовок (для получения листового проката) и для отливки сортовых заготовок.

В настоящее время разработаны и внедрены прокатно-литейные агрегаты, которые позволяют в одной технологической линии совместить процесс разливки и прокатки, так как физического тепла жидкой стали достаточно при правильном рациональном режиме охлаждения, чтобы обеспечить температуру начала прокатки в чистовой клети стана более 1000°С (1100-1150°С).

Управление разливкой металла на МНЛЗ

Главной задачей, решаемой в процессе разливки стали на МНЛЗ, является получение на выходе из водоохлаждаемого медного кристаллизатора заготовки, толщина застывшей корочки металла в которой обеспечивает нормальное вытягивание заготовки из кристаллизатора.

Система управления режимом охлаждения делится на два технологических участка:

Режим управления кристаллизатором.

Режим охлаждения в зоне водяного (вторичного) охлаждения.

Основные требования, предъявляемые к режиму охлаждения кристаллизатора:

Расход охлаждающей воды должен исключить перегрев воды, который вызывает отложение солей в кристаллизаторе, тем самым ухудшая теплообмен. Температура воды на выходе из кристаллизатора не должна превышать 50-60 °С.

При выходе слитка из кристаллизатора толщина застывшей корочки металла должна быть достаточной для исключения прорыва жидкого металла при действии ферростатического давления.

Распределение интенсивности охлаждения по длине и периметру отливаемой заготовки должно обеспечивать отсутствие значительных перепадов температур, от величины которых зависит величина термических напряжений, возникающих в слитке.

На теплообмен между слитком и кристаллизатором влияет много факторов:

марка стали;

температура стали;

скорость разливки;

конструктивные особенности кристаллизатора.

В кристаллизаторе должен поддерживаться постоянный уровень жидкого металла, и этот объект управления является астатическим, так как любое нарушение между притоком металла из промежуточного ковша и вытягиванием слитка из кристаллизатора приводит к нарушению теплового режима кристаллизатора.

Из всех факторов переменными для конкретного кристаллизатора являются расход и температура охлаждающей воды, а также скорость вытягивания слитка.

Основной задачей при управлении тепловым режимом кристаллизатора является обеспечение требуемой толщины затвердевшего металла на выходе из кристаллизатора. Так как время пребывания металла в кристаллизаторе обратно пропорционально скорости разливки, то существует жесткая связь между размерами отливаемых заготовок и количеством тепла, отводимого от заготовок. Для предотвращения приваривания металла к стенкам кристаллизатора (температура плавления меди на 600-700°С меньше, чем у железа), кристаллизатор совершает возвратно-поступательные движения: замедленное движение вниз (2/3 времени) и быстрый возврат в исходное положение.


See also:
Разное
Похожие записи
  • Финансовое тема 1
    Банковский кредит в системе кредитных отношений: понятие и принципы Деньги, как и...
  • Фінанси акціонерних товариств тема 1
    Тема 1 Сутність та призначення корпоративних фінансів Поняття корпоративних фінансів  Корпоративні фінанси (Corporate Finance)...
  • фінанси тема 1-2
    Тема 1 Фінанси це система відносин з приводу розподілу та перерозподілу створеного...

Комментарии закрыты.